PL171299B1 - Method of and apparatus for meteringly dispensing fuel especially into combustion chamber of an engine - Google Patents

Abstract

1. Sposób dozowania paliwa zwlaszcza do komory spalania silnika w którym pod- czas kazdego cyklu wprowadzania paliwa, wprowadza sie okreslona ilosc paliwa do ko- mory regulacyjnej, polaczonej z komora wtryskowa, napelniona sprezonym gazem, znamienny tym ze podczas przynajmniej czesci cyklu pracy silnika otwiera sie otwór (74), reguluje sie czas otwarcia otworu (74), przez który usuwa sie czesc paliwa z komory regulacyjne] (71) i przemieszcza sie pozosta- la w komorze regulacyjnej (71) ilosc paliwa do komory wtryskowej (70) w nastepnym cyklu podawania paliwa. Fig 3. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do dozowania paliwa, zwłaszcza do komory spalania silnika.

Pod wpływem rosnących wymagań redukcji emisji spalin przez silniki spalinowe, stwierdzono konieczność wprowadzenia kontroli, czy nie jest przekraczany dozwolony poziom emisji spalin w szeregu silnikach innych niz silniki samochodowe, a w szczególności w silnikach dla

171 299 łodzi motorowych i silnikach dla motorowerów i skuterów. Są również tendencje do ograniczania zuzycia paliwa i emisji z różnych stacjonarnych silników i urządzeń zaopatrzonych w silniki o stosunkowo małej pojemności wewnętrznej, jak np. w kosiarkach do trawy.

Ustalono, że najbardziej efektywną kontrolę emisji spalin, szczególnie w silnikach dwusuwowych, można uzyskać przez bezpośredni wtrysk paliwa do komory spalania silnika. W samochodach, mających silniki o stosunkowo dużej pojemności, pod względem ekonomicznym można dopuścić stosowanie wyrafinowanego systemu sterowania, obejmującego wysokowydajne, elektroniczne urządzenie sterujące (ECU) zaprogramowane na kontrolowanie wszystkich aspektów procesu spalania, włącznie z dozowaniem paliwa, wtryskiem paliwa i zapłonem.

Jednakże koszty takich systemów kontroli silnika są zbyt duże, aby znalazły one zastosowanie dla kontroli tanich silników o małej pojemności, jak silniki motorówek, motorowerów i skuterów oraz kosiarek do trawy.

Międzynarodowy opis patentowy nr WO 87/00578 przedstawia system bezpośredniego wtrysku paliwa z dozownikiem paliwa, który dozuje paliwo do komory zapłonu. Zawór wtryskowy wtrysku paliwa pozwala, aby sprężone powietrze rozproszyło paliwo, znajdujące się w komorze zapłonu. Ilość paliwa wprowadzanego do komory jest dostosowana do zapotrzebowania silnika na paliwo. System taki wymaga stosunkowo wyrafinowanego systemu nadzoru, aby działał efektywnie.

Celem niniejszego wynalazku jest więc dostarczenie sposobu i urządzenia dla dozowania paliwa do silnika spalinowego, które jest efektywne i niezawodne w działaniu i może być wytwarzane w dużych ilościach przy stosunkowo niskich kosztach.

Sposób dozowania paliwa zwłaszcza do komory spalania silnika, według wynalazku, w którym podczas każdego cyklu wprowadzania paliwa, wprowadza się określoną ilość paliwa do komory regulacyjnej, połączonej z komorą wtryskową, napełnioną sprężonym gazem charakteryzuje się tym, Że podczas przynajmniej części cyklu pracy silnika otwiera się otwór, reguluje się czas otwarcia otworu, przez który usuwa się część paliwa z komory regulacyjnej i przemieszcza się pozostałą w komorze regulacyjnej ilość paliwa do komory wtryskowej w następnym cyklu podawania paliwa.

Korzystnie dostarcza się paliwo ze źródła paliwa pod ciśnieniem do komory regulacyjnej

Korzystnie paliwo usunięte z komory regulacyjnej wycofuje się do źródła paliwa pod ciśnieniem.

Korzystnie po przemieszczeniu paliwa z komory regulacyjnej do komory wtryskowej wprowadza się paliwo z komory wtryskowej do komory spalania wraz z gazem z komory wtryskowej

Korzystnie po wprowadzeniu paliwa do komory spalania doprowadza się do komory wtryskowej gazy z komory spalania.

Korzystnie usuwa się część paliwa z komory regulacyjnej między kolejnymi dostawami paliwa do komory regulacyjnej

Korzystnie usuwa się część paliwa z komory regulacyjnej podczas dostarczania paliwa do komory regulacyjnej.

Korzystnie usuwa się część paliwa z komory regulacyjnej w postaci wielu osobnych porcji paliwa podczas każdego cyklu.

Urządzenie do dozowania paliwa zwłaszcza do komory spalania silnika według wynalazku zawierające komorę regulacyjną o stałej objętości, komorę wtryskową, połączoną bezpośrednio z komorą regulacyjną oraz zespół podający paliwo do komory regulacyjnej charakteryzuje się tym, ze zawiera połączony z komorą regulacyjną zespół regulacyjny.

Korzystnie zespól regulacyjny zawiera otwór, połączony z komorą regulacyjną oraz zawór regulujący czas otwarcia otworu, połączony przewodem obejściowym z otworem.

Korzystnie komorę regulacyjną stanowi kanał, posiadający z jednej strony wlot, wyposażony w zawór, połączony ze źródłem paliwa pod ciśnieniem oraz otwarty wylot z drugiej strony, połączony z komorą wtryskową.

Korzystnie z komorą regulacyjnąjest połączony zespół podający paliwo zawierający iglicę dozującą paliwo, tłoczek, krzywkę oraz zderzak.

171 299

Korzystnie zespołem podającym paliwo do komory regulacyjnej jest pompa o regulowanej wydajności.

W jednym z przykładów wykonania, z góry określona ilość paliwa jest stała, w wyniku czego ilość paliwa doprowadzana do komory regulacyjnej w każdym cyklu roboczym komory spalania jest niezależna od rzeczywistego obciążenia lub prędkości silnika. W przykładzie wykonania takiego typu, z góry określona ilość jest nie mniejsza niż maksymalne jednostkowe zuzycie paliwa przez silnik, a podczas cyklu pewna ilość paliwa jest usuwana w celu zmniejszenia łącznej ilości doprowadzanego paliwa do wartości wymaganej podczas przeważających obciążeń i prędkości silnika.

Sposób dozowania płynnego paliwa do silnika według niniejszego wynalazku można zastosować w układzie paliwowym według wynalazku ujawnionego w równoległym Międzynarodowym Zgłoszeniu Patentowym Nr PCT/AU92/00301. We wspomnianym równoległym zgłoszeniu patentowym ujawniono zintegrowany układ zasilania silnika spalinowego paliwem olejem w którym ilość doprowadzanego oleju jest wprost proporcjonalna do zużycia paliwa. Rozumie się samo przez się, że w razie zastosowania opisanego tu sposobu dozowania paliwa łącznie ze wspomnianym, ujawnionym powyżej zasilaniem silnika paliwem i olejem, paliwo, odprowadzane z komory podczas regulacji jego ilości, wraca do miejsca, w którym nie może niekorzystnie wpływać na proporcje paliwa do oleju. Na przykład, usuwane paliwo może być doprowadzone przed pompę dozującą paliwo i olej.

Korzystnie, gaz, znajdujący się w komorze wtryskowej, do której doprowadzana jest odmierzona dawka, jest doprowadzany z komory spalania silnika podczas tej części cyklu, która następuje po doprowadzeniu paliwa do komory spalania w danym cyklu. Rozwiązano to utrzymując otwartą dyszę wtryskową przez pewien czas po zakończeniu doprowadzania paliwa, ale, korzystnie, przed rozpoczęciem spalania.

Korzystnie, silnik pracuje bez przepustnicy wlotowej powietrza, co jest powszechnie określane pracą bez dławienia. Podczas pracy tego typu komory spalania otrzymuje się maksymalną ilość powietrza we wszystkich warunkach obciążenia i prędkości. Ponadto, wskutek braku dławienia, do komory spalaniajest doprowadzana stosunkowo stała ilość powietrza bez względu na obciążenie lub prędkość silnika Stosunkowo stała ilość zasysanego powietrza powoduje, ze wzrost ciśnienia w komorze spalania przed zapłonem nie zmienia się w zalezności od obciążenia lub prędkości silnika. Dzięki maksymalnej ilości powietrza w komorze spalania uzyskuje się wyższe ciśnienie sprężania.

Zaletą stosowania wspomnianego powyżej dokładnego i uniwersalnego sposobu i urządzenia do cyklicznego dozowania płynów jest mały koszt dozowania i szybka reakcja na zmiany w zapotrzebowaniu ilościowym dawki.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny zespołu doprowadzającego paliwo i dozującego olej; fig przedstawia przekrój poprzeczny zespołu dozującego paliwo, a fig 3 - jest powiększonym przekrojem poprzecznym komory dozowania oraz części iglicy dozującej zespołu dozującego paliwo z fig. 2 i zespołu wtrysku paliwa.

Na figurze 1 przedstawiono przekrój poprzeczny pompy paliwowo-olejowej z urządzeniem dozującym olej.

Olej jest doprowadzany końcowką 15, połączoną ze zbiornikiem oleju (nie pokazanym), do głównego przewodu olejowego 16 za pośrednictwem jednodrogowego zaworu 17. Następnie olej płynie z głównego przewodu olejowego 16 końcówką 18, regulowany jednodrogowym zaworem 19. Iglica dozująca olej 20 jest pasowana suwliwie w komorze pompowej 21, stanowiącej część głównego przewodu olejowego 16.

Ruch w górę iglicy dozującej olej 20, tak jak pokazano na fig. 1, wprowadza olej do głównego przewodu olejowego 16 ze zbiornika oleju poprzez jednodrogowy zawór 17. Ruch w dół iglicy dozującej olej 20 wypiera olej z głównego przewodu olejowego 16 poprzez końcówkę 18 i jednodrogowy zawór 19. Końcówka 18 połączona jest poprzez odpowiednią linię lub linie ciśnieniowe i/lub przewód lub przewody w celu dostarczenia oleju do odpowiednich miejsc w silniku.

171 299

W wielocylindrowym silniku główny przewód olejowy 16 i iglica dozująca olej 20 mogą mieć odpowiednie wymiary, tak że jeden zespół dozujący olej może dostarczać olej do smarowania wszystkich części wielocylindrowego silnika. Alternatywnie, można instalować pojedyncza zespoły dozniace. o te. i samej konstrukcii dostarcz.aiące smar do każdego cvlindra z osobna i jego łożysk.

Iglica dozująca olej 20 wchodzi do komory paliwowej 25 i jest centralnie przymocowana do membrany 26, stanowiącej jedną ze ścian komory paliwowej 25. Komora paliwowa 25 łączy się z przewodem 27 doprowadzającym paliwo i z przewodem 28 odprowadzającym paliwo za pośrednictwem jednodrogowych zaworów 29 i 30 w taki sposób, że w wyniku ruchu membrany 26 paliwo jest podawane z komory paliwowej 25 do opisanego dalej urządzenia dozującego. Jak widać na fig. 1, membrana 26 znajduje się w położeniu rozciągniętym, w którym komora paliwowa 25 jest napełniona paliwem do swojej maksymalnej pojemności, iglica dozująca olej 20 znajduje się w skarajnym położeniu górnym, a główny przewód olejowy 16 jest wypełniony olejem.

W miarę zużywania paliwa przez wtryskiwacz, membrana 26 przemieszcza się w dół, pociągając za sobą iglicę dozującą olej 20. Ponieważ iglica dozująca olej 20 jest sztywno połączona z centralną częścią 26A membrany 26, więc oba te elementy przemieszczają się w dół jak jeden zespół, w związku z czym olej jest wypierany z głównego przewodu olejowego 16 w ilości wprost proporcjonalnej do zużycia paliwa z komory paliwowej 25. Jak więc widać, opisany powyżej mechanizm stanowi bardzo prosty, niezawodny i skuteczny sposób dozowania oleju do silnika, bezpośrednio związany ze zużyciem paliwa.

W celu zapewnienia siły niezbędnej do dostarczania paliwa i oleju wewnętrzna strona membrany 26 jest poddana bezpośrednio zasadniczo stałemu ciśnieniu gazów w komorze 35 korespondującemu z niemal maksymalnym ciśnieniem osiąganym w komorze korbowej silnika dwusuwowego w każdym cyklu suwu. W celu osiągnięcia w komorze 35 tych warunków ciśnieniowych,pomiędzy skrzynią korbową a komorą 35 zainstalowany jest konwencjonalny zawór jednodrogowy uruchamiany ciśnieniowo (nie pokazany na rysunku), zapewniający selektywne połączenie pomiędzy nimi. Na osi 10 umieszczona jest przegubowo podparta dźwignia 39 przenosząca moc osiągniętą w membranie 36 do membrany 26 otrzymując w komorze paliwowej 25 pomnożenie mocy osiągniętej w komorze 35 dzięki różnicy w obszarach membran 26 i 36 wyregulowaną działaniem sprężyny 23 i ciśnieniem oleju w głównym przewodzie paliwowym 16.

W miarę zużywania się oleju w komorze paliwowej 25, membrana 36 przemieszcza się w górę, jak pokazuje to fig. 1, aż do momentu kiedy ogranicznik nastawny 42 zetknie się z kulą 38 umieszczoną w gnieździe 37 membrany 36. Dzięki temu komora 35 odpowietrzana jest do atmosfery, a kula 38 powraca aby spocząć na nieruchomym występie, zaś membrana 36 przemieszcza się w dół aż do momentu kiedy gniazdo 37 znów złączy się z kulą 38.

Jednocześnie sprężyna 23 przesuwa membranę 26 w górę, dzięki czemu paliwo jest wprowadzane do komory 25 przez zawór 27, a olej wprowadzany jest do głównego przewodu paliwowego 16 poprzez zawór 17, po czym cykl się powtarza.

Zaletą opisanej wyżej konstrukcji i działania połączonego systemu podawania paliwa i oleju jest to, ze w wyniku zgodnego działania membrany 26 i iglicy dozującej olej 20, poruszanych przez membranę 36 i dźwignię 39, utrzymywana jest zasadniczo stała relacja pomiędzy wielkościami paliwa i oleju podawanymi do silnika.

Jedną z możliwych do wprowadzenia i pożądania modyfikacji jest zastąpienie membrany 26 membraną typu zwijanego, zapewniającą równomierność ciśnienia w komorze paliwowej 25. Ponadto w urządzeniu można zastosować kanał upustowy par połączony z przewodem 27 doprowadzającym paliwo, przeznaczony do odprowadzania z powrotem par paliwa do zbiornika z paliwem. Pokazane na fig. 1 i opisane we wspomnianym powyżej Międzynarodowym Zgłoszeniu Patentowym urządzenie jest przeznaczone do paliw płynnych, natomiast niniejszy wynalazek nie ma takich ograniczeń i można go z powodzeniem stosować zarówno do paliw płynnych jak i gazowych, a także do dozowania innych płynów niz paliwa.

Jak widać na fig. 2 i 3, przewód 28 doprowadzający paliwo oraz pompa olejowa pokazana na fig. 1, doprowadzają paliwo do znajdującego się w tym samym kadłubie wtryskiwacza

171 299 paliwa 140. Paliwo jest doprowadzane do komory rozgałęźnej 45 z sekcją kompensacyjną 46, co umożliwia zachowanie ciśnienia paliwa w komorze rozgałęźnej 45 podczas powrotnego ruchu membrany 26 w danym cyklu, a tym samym zachowanie dokładności dozowania i zapobieganie jjuw ιονιζ-ny Ul.

Przez komorę rozgałęźną 45 biegnie wydrążona w środku iglica dozująca paliwo 47 z otworkiem 48 w ściance, łączącym jej wnętrze 49 z komorą rozgałęźną 45. Górny koniec iglicy dozującej paliwo 47 jest zaślepiony i połączony sztywno z tłoczkiem 51, natomiast przeciwległy koniec jest zaopatrzony w jednodrogowy zawór 52 regulujący połączenie pomiędzy wnętrzem 49 iglicy dozującej paliwo 47, a komorą dozującą paliwo 53. Jednodrogowy zawór 54 reguluje przepływ z komory dozującej paliwo 53 do komory regulacyjnej 71 która doprowadza je do wtryskiwacza paliwa 140.

Tłoczek 51, połączony sztywno z iglicą dozującą 47, porusza się w cylinderku 58 pod działaniem ciśnienia znajdującego się w nim paliwa. Pod wpływem ciśnienia paliwa, tłoczek 51 wraz z iglicą dozującą paliwo 47 przemieszczają się w prawo, jak widać na fig. 2 i 3, w wyniku czego zamykają jednodrogowy zawór 52 i otwierają jednodrogowy zawór 54. W rezultacie paliwo jest wypierane z komory dozującej paliwo 53 do komory regulacyjnej 71. Należy zauważyć, że zmiana skoku tłoczka 51, a tym samym iglicy dozującej paliwo 47, powoduje zmianę ilości paliwa doprowadzanego z komory dozującej paliwo 53 podczas każdego skoku iglicy dozującej paliwo 47, w zależności od zapotrzebowania silnika

Zmianę dawki doprowadzanego paliwa można uzyskać za pomocą krzywki 59 osadzonej obrotowo na osi 60 i współpracującej ze zderzakiem 61, który reguluje powrotne położenie tłoczka 51 w cylinderku 58. Zatem w miarę ruchu zderzaka 61 w prawo, w kierunku występu 62, jak pokazano na fig. 2, zmniejsza się skok iglicy dozującej paliwo 47, a tym samym zmniejsza się również ilość paliwa doprowadzanego z komory dozującej paliwo 53 podczas każdego skoku Krzywka 59 może być regulowana bezpośrednio przez kierowcę albo za pośrednictwem odpowiedniego urządzenia elektronicznego, np. silniczka krokowego, w taki sposób, żeby ilość paliwa doprowadzanego do silnika była zależna od jego obciążenia i prędkości.

Korzystnie, w przypadku doprowadzania paliwa do dwusuwowego silnika ze sprężaniem powietrza przepłukującego w komorze korbowej, płynem podawanym do cylinderka 58 i poruszającym tłoczek 51 może być powietrze sprężane w skrzyni korbowej silnika i doprowadzane za pośrednictwem odpowiedniego urządzenia regulującego ciśnienie, np regulatora (nie pokazanego). Odmierzona ilość paliwa jest doprowadzana do odpowiedniego zespołu wtryskowego, np. 140 z fig. 3, skąd jest dawkowana dyszą do komory spalania silnika w głowicy 90 cylindra.

' Pokazany na fig. 3 wtryskiwacz paliwa 140 posiada komorę wtryskową 70, do której wpływa paliwo doprowadzane z komory dozującej paliwo 53 przez komorę regulacyjną 71 oraz elektromagnetyczny zawór 143, regulujący dawkowanie paliwa z komory wtryskowej 70 do komory spalania silnika. Podczas pracy silnika, gaz z jego komory spalania, albo z odpowiedniego źródła zewnętrznego, wpływa w opisany dalej sposób, np. otworem 145, do komory wtryskowej 70. Ciśnienie tego gazu wystarcza do wtłoczenia paliwa dyszą 142, przy otwartym zaworze 143, do komory spalania silnika, pomimo przeciwciśnienia znajdującego się w niej sprężonego gazu.

Opisany powyżej mechanizm paliwa może nastręczać pewne trudności z punktu widzenia skutecznej regulacji małych dawek paliwa, np. w warunkach jałowej, lub zbliżonej do jałowej, pracy silnika. Dotyczy to zwłaszcza przypadku zmiany dawki paliwa w systemach ze sterowaniem w pętli otwartej. Problem ten można rozwiązać stosując sterowanie ze sprzężeniem zwrotnym, ale jest to stosunkowo drogie. Inną możliwością usprawnienia dozowania jest wprowadzenie kompensacji w opisanym powyżej i pokazanym na fig. 2 systemie dozowania z zastosowaniem wtryskiwacza; w tym przypadku paliwo jest doprowadzane do komory zawierającej gaz pod ciśnieniem, a następnie wytłaczane przez ten gaz i wraz z nim do silnika.

Istnieje również możliwość rozszerzenia kompensacji na całe dozowanie paliwa, a tym samym'eliminacja opisanego wcześniej tłoczka 51 o zmiennym skoku lub innych zespołów dozujących. Ponadto, alternatywnie, istnieje możliwość kompensacji w połączeniu z innymi podstawowymi zespołami dozującymi paliwo.

171 299

Należy zauważyć, że w przypadku doprowadzania do napełnionej sprężonym gazem komory, np. komory wtryskowej 70, odmierzonej dawki paliwa, po zakończeniu podawania paliwa, komora regulacyjna 71 jest wypełniona i sytuacja ta utrzymuje się tak długo, jak zachowane są stabilne warunki Po otwarciu dyszy wtryskowej, np. 1-42, znajdujące się w komorze wtryskowej 70 paliwo płynie do komory spalania silnika, natomiast paliwo, znajdujące się w komorze regulacyjnej 71. prawie w całości w niej pozostaje. Jest to związane z ciśnieniem gazu w komorze, krótkim czasem wtrysku, wielkością otworka w komorze oraz napięciem powierzchniowym paliwa Parametry te mogą mieć normalne wartości znane w technice wtryskiwania paliwa, a nie wybrane z określonych przedziałów.

Zatem, jeżeli część paliwa w komorze regulacyjnej 71, napełnionej na zakończenie każdego cyklu podawania odmierzonej ilości paliwa do komory wtryskowej 70, zostanie z niej odessana, to następna dawka paliwa podawana do komory wtryskowej 70, zostanie zmniejszona o ilość paliwa odessanego z komory regulacyjnej 71. Dzięki temu istnieje możliwość sterowania lub co najmniej kompensacji lub regulacji ilości paliwa doprowadzanego do komory wtryskowej 70, poprzez regulowane odsysanie paliwa z komory regulacyjnej 71 w okresach pomiędzy podawaniem go do komory wtryskowej 70.

Jak widać na fig. 3 komora regulacyjna 71 jest połączona z komorą rozgałęźną 45 dodatkowym przewodem obejściowym 72, na którym znajduje się elektromagnetyczny zawór 73. Przy otwartym zaworze 73, otwór 74, znajdujący się w przewodzie obejściowym 72 przed zaworem 73, reguluje ilość paliwa przepływającego przewodem obejściowym 72 w zależności od różnicy ciśnień pomiędzy komorą regulacyjną 71, a komorą rozgałęźną 45.

Komora regulacyjna 71 jest ukształtowana i usytuowana w taki sposób, że na końcu suwu tłoczenia iglicy dozującej paliwo 47 ciśnienie gazu w komorze wtryskowej 70 zamyka pewna ilość paliwa w komorze regulacyjnej 71; paliwo to odpowiada ilości paliwa wtłoczonego przez iglicę dozującą paliwo 47 wsuwającą się do komory wtryskowej 70. Po otwarciu zaworu 73 paliwo wpływa z regulowaną prędkością z komory regulacyjnej 71 do komory rozgałęźnej 45.

Zmiana czasu otwarcia zaworu 73 umożliwia sterowanie ilością paliwa odprowadzanego z komory regulacyjnej 71.

Podczas każdego suwu tłoczenia iglicy dozującej paliwo 47, z komory dozującej paliwo 53 przepływa do komory regulacyjnej 71 taka ilość paliwa, jaka wynika z suwu tłoczka 51. W rezultacie ilość paliwa doprowadzanego do komory wtiyskowej 70, równa ilości doprowadzanej w wyniku suwu tłoczka 51 do komory regulacyjnej 71 ,jest mniejsza od ilości paliwa wymaganej do ponownego napełnienia komory 71. Następnie otwiera się wtryskowa dysza 142 i do silnika jest doprowadzane tylko to paliwo, które jest rozpylone w gazie w komorze wtryskowej 70.

Po zamknięciu dyszy 142 można otworzyć zawór 73 i spuścić paliwo z komory regulacyjnej 71, korygując w ten sposób ilość paliwa, jaka ma być doprowadzona w następnym cyklu wtrysku. W razie potrzeby, alternatywnie, zawór 73 może być otwierany podczas doprowadzania paliwa do komory regulacyjnej 71.

Jak zatem widać, regulacja ilości paliwa, odsysanego w każdym cyklu wtrysku z komory regulacyjnej 71, umożliwia regulację podawania paliwa w zależności od zapotrzebowania silnika. Zawór 73 jest sterowany za pomocą konwencjonalnego urządzenia elektronicznego, powszechnie stosowanego w układach sterowania silnikiem. Urządzenie to, odbierające sygnały o obciążeniu i prędkości silnika, zmienia okres otwarcia zawór 73 w zależności od zapotrzebowania silnika na paliwo, wynikającego z jego obciążenia i prędkości.

Opisany powyżej obejściowy układ regulacji ilości paliwa doprowadzanego do silnika można połączyć z opisaną wcześniej zmianą skoku iglicy dozującej paliwo 47. W takim przypadku przewód obejściowy 72 może służyć do kompensacji lub dokładnej regulacji dawki paliwa. Połączenie obu rozwiązań jest szczególnie korzystne w przypadku: stosowania układu obejściowego o stałym skoku iglicy dozującej paliwo 47 do regulacji ilości paliwa w zakresie małych dawek; oraz układu o zmiennym skoku iglicy dozującej paliwo 47 do regulacji w zakresie dużych dawek paliwa.

Poniżej zamieszczono opis ogólnej konstrukcji wtryskiwacza paliwa 140 w oparciu o fig. 3 Zawór 143 jest sprzęzony za pośrednictwem trzonu zaworowego 144, przechodzącego przez komorę wtryskową 70, ze sprężyną tarczową 141 elektromagnesu 147, znajdującego się

171 299 wewnątrz korpusu 131 wtryskiwacza paliwa 140. Zawór 143 zamyka się pod działaniem sprężyny tarczowej 141, natomiast otwiera w wyniku przepływu prądu przez elektromagnes 147. Na fig. 3 zawór 143 jest pokazany w położeniu otwartym. Zasilanie elektromagnesu 147 jest zsynchronizowane za pomocą urządzenia elektronicznego, nie pokazanego, z pracą silnika, a taki sposób do jego cylindra jest doprowadzane paliwo z komory wtryskowej 70.

Do komory wtryskowej 70 jest doprowadzane otworem 145, w sposób regulowany, sprężone powietrze z odpowiedniego źródła, nie pokazanego. Włączenie zasilania elektromagnesu 147 powoduje przesunięcie zaworu 143 w dół i otwarcie dyszy 142, a w rezultacie powietrze wtłacza odmierzoną dawkę paliwa, znajdującego się w komorze wtryskowej 70, poprzez dyszę 142 do komory spalania cylindra w silniku. Synchronizacja podawania paliwa do komory spalania silnika jest związana w znany sposób z synchronizacją zasilania elektromagnesu 147 przez urządzenie elektroniczne.

Alternatywnie, zamiast zasilania komory wtryskowej 70 powietrzem ze źródła zewnętrznego można doprowadzić do niej gaz pod wysokim ciśnieniem z komory spalania silnika. Można to zrealizować zostawiając dyszę 142 otwartą przez pewien okres czasu po zakończeniu wtrysku paliwa, kiedy ciśnienie gazu w komorze spalania jest wyższe od cis'nienia w czasie wtrysku do niej paliwa. Dzięki temu gaz (w większości powietrze), o ciśnieniu większym niż istniejące w komorze spalania podczas wtrysku paliwa, wpływa do komory wtryskowej 70, gdzie zostaje uwięziony i służy do podania odmierzonej dawki paliwa w następnym cyklu roboczym silnika. Korzystnie, dysza 142 powinna zostać zamknięta przed rozpoczęciem spalania lub co najmniej zanim produkty spalania mogą wpłynąć do komory wtryskowej 70, a najkorzystniej, przed zapłonem paliwa. Uwięzienie gazu o wysokim ciśnieniu, pochodzącego z komory spalania, eliminuje konieczność stosowania sprężarki doprowadzającej gaz o ciśnieniu wystarczającym do wtryśnięcia paliwa do komory spalania.

Dozowanie paliwa poprzez regulację za pomocą przewodów obejściowych o stałych otworkach, ma w pewnym stopniu naturę samokorygującą, co stanowi zaletę w systemie paliwowym silnika.

W przypadku, kiedy ciśnienie gazu w komorze wtryskowej 70 wynika z ciśnienia gazu z komory spalania, wpływającego do wtryskiwacza 140 po wtrysku a przed spalaniem, to ciśnienie sprężania w komorze spalania jest w zasadzie równomierne w każdym cyklu roboczym silnika. Dzieje się tak zwłaszcza wtedy, gdy dysza wtryskowa 42 zamyka się w każdym cyklu w tym samym punkcie suwu sprężania silnika. W związku z tym, po otwarciu zaworu obejściowego 73, natężenie przepływu paliwa otworem 74 jest w zasadzie takie samo w każdym cyklu.

W razie zmian ciśnienia sprężania istnieje automatyczna kompensacja zasilania silnika paliwem. W razie spadku ciśnienia sprężania, spada natężenie przepływu paliwa otworem 74, w związku z czym w komorze regulacyjnej 71 zostanie więcej paliwa doprowadzanego następnie do silnika, co spowoduje wzrost momentu obrotowego. W razie wzrostu ciśnienia sprężania, następuje wzrost natężenia przepływu otworem 74 i zmniejszenie momentu obrotowego.

Ponadto, w miarę zmiany z upływem czasu warunków pracy silnika i/lub układu paliwowego, istnieje możliwość regulacji czasu przepływu paliwa przez przewody obejściowe 72 w celu kompensacji powstałych zmian. Elektromagnes układu obejściowego jest sterowany za pomocą urządzenia elektronicznego, np. konwencjonalnego urządzenia elektronicznego sterującego pracą silnika. Po stwierdzeniu, ze wartość jednego z parametrów pracy silnika przekroczyła określony poziom, można przeprogramować to urządzenie, korygując czas otwarcia zaworu 73. Wspomniana korekcja może być wykonana w całym zakresie zasilania paliwem lub w jego wybranym przedziale, przy czym może ona być równomierna lub zmienna w danym przedziale zasilania

Ujawniony tu układ dozowania przedstawiono w zastosowaniu do dozowania paliwa do silnika, ale rozumie się samo przez się, że można go również stosować w innych dziedzinach, w których potrzebne jest dokładne dozowanie, w postaci dyskretnych dawek, płynów lub gazów, albo ich mieszanin.

Przedstawiony sposób dozowania ma wiele zastosowań, np. w procesach chemicznych oraz w dawkowaniu środków farmaceutycznych dla ludzi i zwierząt.

171 299

W związku z tym, opracowano sposób dozowania płynów z myślą o cyklicznym podawaniu ich w dyskretnych dawkach o zmiennej wielkości, obejmujący napełnianie w każdym cyklu płynem komory regulacyjnej o stałej pojemności, połączonej bezpośrednio z komorą dozującą, napełnioną sprężonym gazem, a następnie podawanie z góry określonej dawki płynu do komory regulacyjnej w celu wytłoczenia go do komory dozującej, oraz usuwanie płynu ze wspomnianej komory regulacyjnej w celu regulacji ilości płynu wytłaczanego z komory regulacyjnej do komory dozującej.

Opracowano tez odpowiednie urządzenie, realizujące wspomniane dozowanie płynów z myślą o cyklicznym ich podawaniu dyskretnymi dawkami o zmiennej wielkości, składające się z komory regulacyjnej o stałej pojemności, napełnianej w kazdym cyklu płynem i połączonej bezpośrednio z komorą dozującą, przystosowaną do napełniania sprężonym gazem. Opracowano również urządzenie do podawania w każdym cyklu z góry określonych ilości płynu do wspomnianej komory regulacyjnej w celu wytłoczenia z niej odpowiedniej ilości płynu do komory dozującej, a tym samym ponownego napełnienia komory regulacyjnej. Ponadto opracowano urządzenie do usuwania płynu ze wspomnianej komory regulacyjnej w celu regulacji ilości płynu wypieranego do komory dozującej.

Opisane powyżej i przedstawione na rysunkach urządzenie można również stosować po dokonaniu zmian, łatwych do wprowadzenia przez profesjonalistów z tej dziedziny techniką, do dozowania innych niż paliwo płynów.

171 299

171 299

Fig 3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób dozowania paliwa zwłaszcza do komory spalania silnika w którym podczas każdego cyklu wprowadzania paliwa, wprowadza się określoną ilość paliwa do komory regulacyjnej, połączonej z komorą wtryskową, napełnioną sprężonym gazem, znamienny tym ze podczas przynajmniej części cyklu pracy silnika otwiera się otwór (74), reguluje się czas otwarcia otworu (74), przez który usuwa się część paliwa z komory regulacyjnej (71) i przemieszcza się pozostałą w komorze regulacyjnej (71) ilość paliwa do komory wtryskowej (70) w następnym cyklu podawania paliwa.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dostarcza się paliwo ze źródła paliwa pod ciśnieniem do komory regulacyjnej (71).
3. 3. Sposób według zastrz. 2. znamienny tym, że paliwo usunięte z komory regulacyjnej (71) wycofuje się do źródła paliwa pod ciśnieniem.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po przemieszczeniu paliwa z komory regulacyjnej (71) do komory wtryskowej (70) wprowadza się paliwo z komory wtryskowej (70) do komory spalania wraz z gazem z komory wtryskowej (70).
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że po wprowadzeniu paliwa do komory spalania doprowadza się do komory wtryskowej (70) gazy z komory spalania.
6. 6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że usuwa się część paliwa z komory regulacyjnej (71) między kolejnymi dostawami paliwa do komory regulacyjnej (71).
7. 7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że usuwa się część paliwa z komory regulacyjnej (71) podczas dostarczania paliwa do komory regulacyjnej (71).
8. 8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że usuwa się część paliwa z komory regulacyjnej (71) w postaci wielu osobnych porcji paliwa podczas każdego cyklu.
9. 9. Urządzenie do dozowania paliwa zwłaszcza do komory spalania silnika, zawierające komorę regulacyjną o stałej objętości, komorę wtryskową, połączoną bezpośrednio z komorą regulacyjną oraz zespół podający paliwo do komory regulacyjnej, znamienne tym, że zawiera połączony z komorą regulacyjną (71) zespół regulacyjny.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że zespół regulacyjny zawiera otwór (74), połączony z komorą regulacyjną (71) oraz zawór (73) regulujący czas otwarcia otworu (74), połączony przewodem obejściowym (72) z otworem (74).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że komorę regulacyjną (71) stanowi kanał posiadający z jednej strony wlot, wyposażony w zawór, połączony· ze źródłem paliwa pod ciśnieniem oraz otwarty wylot z drugiej strony, połączony z komorą wtryskową (70).
12. 12. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że komorę regulacyjną (71) jest połączony zespół podający paliwo zawierający iglicę dozującą paliwo (47), tłoczek (51), krzywkę (59) oraz zderzak (61).
13. 13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że zespołem podającym paliwo do komory regulacyjnej (71) jest pompa o regulowanej wydajności.