PL234196B1

PL234196B1 - Method for changing the effective compression ratio of a combustion engine and the fuel injector for combustion engines with spark ignition with the system for changing the effective compression ratio of a combustion engine

Info

Publication number: PL234196B1
Application number: PL427286A
Authority: PL
Inventors: Jarosław Mamala; Dawid Drabik
Original assignee: Park Naukowo Tech W Opolu Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-01-31
Also published as: PL427286A1

Abstract

Sposób zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego charakteryzuje się tym, że zawór upustowy (ZU) kanału upustowego (KU) wtryskiwacza jest odpowiednio zamykany i otwierany przez elektromagnes (EM) na podstawie informacji o aktualnych wskaźnikach pracy silnika takich jak: prędkość obrotowa, kąt obrotu wału korbowego, położenie pedału przyspieszenia, uchylenie przepustnicy, ciśnienie w kolektorze ssącym, ciśnienie w komorze spalania przekazywanych przez sterownik (SS), przy czym otwarcie zaworu upustowego (ZU) podczas suwu sprężania powoduje wydostanie się przez kanał upustowy (KU) powietrza do kanału obejściowego (KO) połączonego z kolektorem dolotowym lub kanałem wylotowym, a przemieszczenie tłoka z położenia dolnego martwego punktu przy otwartym zaworze upustowym (ZU), skutkuje zmniejszeniem czynnej objętości skokowej tłoka w cylindrze, przez co nie powoduje rozpoczęcia suwu sprężania do momentu zamknięcia zaworu upustowego (ZU), który po zamknięciu rozpoczyna prawidłowy proces suwu sprężania silnika. Wtryskiwacz paliwa do silników spalinowych o zapłonie iskrowym z układem do zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego posiadający iglicę rozpylającą (IR), sprężynę (SP), cewkę elekromagnetyczną (CE) osadzone wewnątrz obudowy (OM) oraz przewód paliwowy (DP), złącze elektryczne (ZE) charakteryzuje się tym, że posiada kanał upustowy (KU) poprowadzony poprzez obudowę OM i równolegle do przewodu paliwowego (DP) zakończony zaworem upustowym (ZU) posiadającym kanał obejściowy (KO) z przestrzeni roboczej cylindra nad tłokiem silnika, kanał odprowadzający (KO) może odprowadzać powietrze bądź do kolektora dolotowego lub kolektora wylotowego, ponadto zawór upustowy (ZU) połączony jest z elektromagnesem (EM)oraz sterownikiem (SS).The method of changing the effective compression ratio of an internal combustion engine is characterized by the fact that the wastegate (ZU) of the wastegate (KU) of the injector is closed and opened accordingly by an electromagnet (EM) based on information about the current engine operation indicators such as: rotational speed, shaft rotation angle crank position, accelerator pedal position, throttle opening, pressure in the intake manifold, pressure in the combustion chamber transmitted by the controller (SS), while opening the wastegate (ZU) during the compression stroke causes air to escape through the wastegate (KU) into the bypass channel ( KO) connected to the intake manifold or exhaust duct, and the displacement of the piston from the bottom dead center position with the wastegate open (ZU) results in a reduction of the active displacement of the piston in the cylinder, which does not cause the start of the compression stroke until the wastegate (CLOS) is closed. , which, when closed, starts the correct process of the engine's compression stroke. Fuel injector for spark-ignition combustion engines with a system for changing the effective compression ratio of the combustion engine, having a spray needle (IR), a spring (SP), an electromagnetic coil (CE) embedded inside the housing (OM) and a fuel line (DP), an electrical connector ( ZE) is characterized by having a discharge channel (KU) running through the OM housing and parallel to the fuel pipe (DP) ending with a discharge valve (ZU) having a bypass channel (KO) from the cylinder working space above the engine piston, discharge channel (KO) it can discharge air either to the intake manifold or exhaust manifold, and the wastegate (ZU) is connected to an electromagnet (EM) and a controller (SS).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wtryskiwacz paliwa do silników spalinowych o zapłonie iskrowym z układem dekompresji do zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego, mający zastosowanie w silnikach spalinowych o zapłonie iskrowym służących do napędu wszelkiego rodzaju pojazdów i urządzeń.The subject of the invention is a fuel injector for positive-ignition internal combustion engines with a decompression system for changing the effective compression ratio of an internal combustion engine, applicable in spark-ignition internal combustion engines used to drive all kinds of vehicles and devices.

Znany jest z japońskiego opisu patentowego JPS5896165 wtryskiwacz paliwa wewnętrznego silnika spalinowego, gdzie paliwo jest dostarczane przez otwór wprowadzający i zawór zwrotny do komory ciśnieniowej podczas przesyłania przez ścieżkę prowadzącą oleju do ścieżki paliwowej po jej wysianiu ze zbiornika oleju przez otwór, zawór dozujący do igły pomiarowej, która ma być poddana kontroli przepływu. Początek wtrysku jest określony przez czas zamykania zaworu igły dozującej, a wtrysk kończy się, gdy rowek ewakuacyjny i górny koniec tłoka pokrywają się z otworami wylotowymi dla paliwa o wysokim ciśnieniu. W rozwiązaniu tym im większa jest prędkość wynurzania swobodnego tłoka, to znaczy większy skuteczny skok wtrysku tłoka, tym bardziej ten czas koincydencji jest opóźniony. Również wielkość wynurzania wolnego tłoka zmienia się w odpowiedzi na czas otwarcia zaworu igły dozującej, tak że czas wtrysku i wielkość wtrysku można zmieniać przez sterowanie zaworem iglicowym.It is known from the Japanese patent specification JPS5896165 the fuel injector of an internal combustion engine, where the fuel is supplied through the introducing hole and the check valve to the pressure chamber during transmission through the oil guide path to the fuel path after it is poured from the oil tank through the hole, metering valve to the gauge needle, to be flow-controlled. The start of injection is determined by the closing time of the dosing needle valve and injection ends when the evacuation groove and the upper end of the piston align with the high pressure fuel outlet openings. In a solution, the higher the free piston's ascent rate, i.e. the greater the effective stroke of the piston injection, the more this coincidence time is delayed. Also, the discharge amount of the free piston varies in response to the opening time of the valve of the dosing needle, so that the injection time and injection amount can be changed by controlling the needle valve.

Znany jest również z opisu amerykańskiego US2018216562 wtryskiwacz wtrysku paliwa w wewnętrznym silniku spalania mający korpus wtryskiwacza, do którego podłączony jest przewód paliwowy do dostarczania paliwa pod wysokim ciśnieniem. W korpusie znajduje się otwór filtrujący i umieszczony jest filtr paliwa, przez który przepływa dostarczane paliwo. Gniazdo uszczelniające jest utworzone w otworze filtra a gniazdo końca przewodu paliwowego jest dociskane po przymocowaniu przewodu paliwowego do korpusu wtryskiwacza. W korpusie wtryskiwacza znajduje się otwór rozciągający się co najmniej w przybliżeniu współosiowo do gniazda uszczelniającego, w który wchodzi koniec przewodu paliwowego. W otworze przewodu paliwowego, zewnętrzny obszar końcowy otworu filtra, jest oddzielony od wewnętrznego obszaru końcowego, poddanego działaniu wysokiego ciśnienia otworu filtra, a filtr paliwa jest umieszczony w wewnętrznym obszarze końcowym otworu filtra.Also known from US2018216562 is a fuel injection injector in an internal combustion engine having an injector body to which a fuel line for supplying fuel under high pressure is connected. There is a filter hole in the body and a fuel filter through which the supplied fuel flows. A sealing seat is formed in the opening of the filter and the seat of the fuel line end is pressed after the fuel line is secured to the injector body. The injector body has an opening extending at least approximately coaxial to the sealing seat into which the end of the fuel line enters. In the fuel line opening, the outer end region of the filter opening is separated from the inner end region of the high pressure filter opening, and the fuel filter is disposed in the inner end region of the filter opening.

Celem wynalazku jest opracowanie wtryskiwacza paliwa wtrysku bezpośredniego z nową funkcjonalnością, która oprócz podstawowej swojej funkcji, czyli dostarczenie paliwa do komory spalania będzie także układem do zmiany czynnej objętości skokowej w cylindrze a przez to zmiany efektywnego stopnia sprężania.The aim of the invention is to develop a direct injection fuel injector with a new functionality, which in addition to its basic function, i.e. supplying fuel to the combustion chamber, will also be a system for changing the active displacement volume in the cylinder and thus changing the effective compression ratio.

Sposób zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawór upustowy kanału upustowego wtryskiwacza jest odpowiednio zamykany i otwierany przez elektromagnes na podstawie informacji o aktualnych wskaźnikach pracy silnika takich jak; prędkość obrotowa, kąt obrotu wału korbowego, położenie pedału przyspieszenia, uchylenie przepustnicy, ciśnienie w kolektorze ssącym, ciśnienie w komorze spalania przekazywanych przez sterownik przy czym otwarcie zaworu upustowego podczas suwu sprężania powoduje wydostanie się przez kanał upustowy powietrza do kanału obejściowego połączonego z kolektorem dolotowym lub kanałem wylotowym a przemieszczenie tłoka z położenia dolnego martwego punktu przy otwartym zaworze upustowym, skutkuje zmniejszeniem czynnej objętości skokowej tłoka w cylindrze, przez co nie powoduje rozpoczęcia suwu sprężania do momentu zamknięcia zaworu upustowego, który po zamknięciu rozpoczyna prawidłowy proces suwu sprężania silnikaThe method of changing the effective compression ratio of the internal combustion engine according to the invention is characterized in that the bleed valve of the injector bleed channel is suitably closed and opened by the electromagnet on the basis of information about the current indicators of the engine operation such as; rotational speed, angle of rotation of the crankshaft, position of the accelerator pedal, throttle opening, pressure in the intake manifold, pressure in the combustion chamber transmitted by the controller, while opening the bleed valve during the compression stroke causes the air to escape through the bleed channel to the bypass channel connected to the intake manifold or through the outlet channel and the displacement of the piston from the bottom dead center position with the bleed valve open, results in a reduction of the active stroke volume of the piston in the cylinder, which prevents the commencement of the compression stroke until the bleed valve is closed, which, when closed, starts the correct process of the engine compression stroke

Wtryskiwacz paliwa do silników spalinowych o zapłonie iskrowym z układem do zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego według wynalazku posiadający iglicę rozpylającą, sprężynę, cewkę elekromagnetyczną, osadzone wewnątrz obudowy oraz przewód paliwowy, złącze, elektryczne znamienny tym, że posiada kanał upustowy poprowadzony poprzez obudowę równolegle do przewodu paliwowego zakończony zaworem upustowym posiadającym kanał obejściowy z przestrzeni roboczej cylindra nad tłokiem silnika, kanał odprowadzający może odprowadzać powietrze bądź do kolektora dolotowego lub kolektora wylotowego, ponadto zawór upustowy połączony jest z elektromagnesem oraz sterownikiem.A fuel injector for spark ignition internal combustion engines with a system for changing the effective compression ratio of an internal combustion engine according to the invention, having a spraying needle, a spring, an electromagnetic coil embedded inside the housing, and a fuel line, electrical connector characterized in that it has a bleed conduit routed through the housing parallel to fuel line ended with a relief valve having a bypass channel from the cylinder working space above the engine piston, the exhaust channel can discharge air either to the inlet manifold or the exhaust manifold, moreover, the relief valve is connected to the electromagnet and the controller.

Główną zaletą rozwiązania według wynalazku jest dostosowanie czynnej objętości skokowej w cylindrze do chwilowych warunków obciążenia silnika co powoduje podniesienie efektywności spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w silnikach o podwyższonym konstrukcyjnie stopniu sprężania. Ponadto zastosowanie wtryskiwacza paliwa według wynalazku do zmiany czynnej objętości skokowej w cylindrze silnika spalinowego nie wymaga ingerencji w jego budowę, co w znaczny sposób ograniThe main advantage of the solution according to the invention is the adaptation of the active cylinder volume to the momentary engine load conditions, which increases the combustion efficiency of the fuel-air mixture in engines with a structurally higher compression ratio. Moreover, the use of the fuel injector according to the invention to change the active swept volume in the cylinder of the internal combustion engine does not require interference with its structure, which will significantly reduce

PL 234 196 B1 cza koszty zastosowania takiego rozwiązania, powoduje zmianę procesu spalania, zwiększenie sprawności ogólnej silnika i ograniczenie emisji substancji.Due to the high costs of applying such a solution, the combustion process changes, the overall efficiency of the engine is increased and the substance emissions are reduced.

Wynalazek jest bliżej objaśniony z odniesieniem do przykładów realizacji w oparciu o załączone rysunki.The invention is explained in more detail with reference to exemplary embodiments on the basis of the attached drawings.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Rys. 1 przedstawia schematyczną budowę wtryskiwacza paliwa do silników spalinowych o zapłonie iskrowym z układem do zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego, który wyposażony jest w iglicę rozpylającą IR, sprężynę SP, cewkę elekromagnetyczną CE, osadzone wewnątrz obudowy OM oraz przewód paliwowy DP, złącze elektryczne ZE a dodatkowo posiada wmontowany do wewnątrz kanał upustowy KU poprowadzony poprzez obudowę OM równolegle do przewodu; paliwowego DP zakończony zaworem upustowym ZU posiadającym kanał obejściowy, KO z przestrzeni roboczej cylindra nad tłokiem silnika TŁ, kanał odprowadzający KO może odprowadzać powietrze, bądź do kolektora, dolotowego KD lub kolektora wylotowego KW, ponadto zawór upustowy ZU połączony jest z elektromagnesem EM oraz sterownikiem SS przewodami.Fig. 1 shows the schematic structure of a fuel injector for spark-ignition internal combustion engines with a system for changing the effective compression ratio of an internal combustion engine, which is equipped with an IR spraying needle, SP spring, CE electromagnetic coil, embedded inside the OM housing, and DP fuel line, electrical connector ZE and additionally has an internally mounted KU discharge channel, led through the OM casing parallel to the conduit; fuel DP ended with a relief valve ZU having a bypass channel, KO from the cylinder working space above the engine piston TŁ, the KO exhaust channel can discharge air either to the manifold, inlet KD or exhaust manifold KW, moreover, the relief valve ZU is connected with the EM electromagnet and the SS controller wires.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Rys 2. Przedstawia przekrój silnika z wmontowanym wtryskiwaczem paliwa, którego sposób zmiany efektywnego stopnia sprężania polega na tym, że zawór upustowy ZU kanału upustowego KU wtryskiwacza WT jest odpowiednio zamykany i otwierany przez elektromagnes EM na podstawie informacji o aktualnych wskaźnikach pracy silnika takich jak: prędkość obrotowa, kąt obrotu wału korbowego, położenie pedału przyspieszenia, uchylenie przepustnicy, ciśnienie w kolektorze ssącym, ciśnienie: w komorze spalania przekazywanych przez sterownik SS przy czym otwarcie zaworu upustowego ZU podczas suwu sprężania powoduje wydostanie się przez kanał upustowy KU powietrza do kanału obejściowego KO połączonego z kolektorem dolotowym KD lub kanałem wylotowym KW a przemieszczenie tłoka TŁ z położenia dolnego martwego punktu przy otwartym zaworze upustowym ZU, skutkuje zmniejszeniem czynnej objętości skokowej tłoka TŁ w cylindrze, przez co nie powoduje rozpoczęcia suwu sprężania do momentu zamknięcia zaworu upustowego ZU, który po zamknięciu rozpoczyna prawidłowy proces suwu sprężania silnikaFig. 2. Shows a cross-section of an engine with an installed fuel injector, the method of changing the effective compression ratio is based on the fact that the WT injector KU relief valve KU of the WT injector is properly closed and opened by the EM electromagnet on the basis of information about current engine operating indicators, such as: speed rotary, angle of rotation of the crankshaft, position of the accelerator pedal, opening the throttle, pressure in the intake manifold, pressure: in the combustion chamber, transmitted by the SS controller, while opening the relief valve ZU during the compression stroke causes the air to escape through the drain channel KU to the bypass channel KO connected with the KD intake manifold or the KW exhaust channel, and the displacement of the piston TŁ from the bottom dead center position with the relief valve ZU open, results in a reduction of the active stroke volume of the piston TŁ in the cylinder, and thus does not start the compression stroke until the relief valve is closed ZU, which starts the correct process of the engine compression stroke when closed

Oznaczenia:Signs:

Nowości w rozwiązaniu:What's new in the solution:

KU - kanał upustowy, (przez który upuszczane jest powietrze z komory spalania)KU - discharge channel (through which air is released from the combustion chamber)

ZU - zawór upustowy, (który odcina upuszczane powietrze z kanału upustowego)ZU - bleed-off valve (which cuts off the bleed air from the bleed-off duct)

KO - kanał obejściowy(służy do wydalenia upuszczanego powietrza)KO - bypass channel (serves to expel discharged air)

SS - sterownik (specjalnie zaprojektowany sterownik do kontroli czasu otarcia oraz zamknięcia zaworu upustowego)SS - controller (specially designed controller to control the abrasion time and closure of the bleed valve)

EM - elektromagnes (mechanizm współpracujący z zaworem upustowym)EM - electromagnet (mechanism cooperating with the release valve)

Elementy znane:Known items:

OB - obudowa metalowaOB - metal housing

DP - dopływ paliwaDP - fuel supply

ZE - złącze elektryczneZE - electrical connector

SP - sprężynaSP - spring

CE - cewka elektromagnetycznaCE - electromagnetic coil

IR - iglica rozpylającaIR - spray needle

Claims

Patent claims

1. The method of changing the effective compression ratio of an internal combustion engine, characterized in that the WT injector KU discharge valve ZU is properly closed and opened by the EM electromagnet on the basis of information on current engine operating indicators, such as: rotational speed, crank angle, position accelerator pedal, throttle opening, pressure in the intake manifold, pressure in the combustion chamber transmitted by the SS controller, while opening the relief valve ZU during the compression stroke causes the air to escape through the relief channel KU to the bypass channel KO connected to the intake manifold KD or exhaust channel KW a displacement of the piston TŁ from the bottom dead center position with the valve open

PL 234 196 Β1 by the relief valve ZU, results in a reduction of the active stroke volume of the piston TŁ in the cylinder, thus it does not start the compression stroke until the release valve ZU is closed; which, when closed, starts the correct process of the engine compression stroke.

2.Fuel injector for spark-ignition internal combustion engines with a system for changing the effective compression ratio of the internal combustion engine, having an IR spraying needle, SP spring, CE electromagnetic coil, embedded inside the OM housing, and DP fuel line, electrical connection ZE, characterized by the fact that it has a channel KU discharge channel running through the OM casing parallel to the DP fuel line ended with a ZU discharge valve having a KO bypass channel from the cylinder working space above the engine piston TŁ, the KO discharge channel can discharge air either to the KD intake manifold or KW exhaust manifold, moreover, the ZU relief valve is connected with EM electromagnet and SS controller.

Drawings

TŁ

Fig. 1

PL 234 196 Β1

Fig. 2