RU2097592C1

RU2097592C1 - Internal combustion engine fuel injection system

Info

Publication number: RU2097592C1
Application number: RU95116555A
Authority: RU
Inventors: Петр Семенович Громыко; Дмитрий Петрович Громыко
Original assignee: Петр Семенович Громыко; Дмитрий Петрович Громыко
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 1997-11-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines; fuel injection systems. SUBSTANCE: differential pressure regulator is installed between main line valve and central fuel meter. Pressure regulator has three spaces, namely, lower, upper and middle ones, connected by pipelines, respectively, with main line electric valve, engine intake manifold and central fuel meter. Spring-loaded diaphragm is movably installed in pressure regulator housing between middle and upper spaces. Diaphragm is rigidly coupled with control member located in lower space of differential pressure regulator. Seat of control member is located between lower and middle spaces of regulator. EFFECT: enlarged operating capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к управлению подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в системах питания автомобильных двигателей газовым и жидким топливом. The invention relates to controlling the supply of fuel to an internal combustion engine (ICE) and can be used in power systems of automobile engines with gas and liquid fuel.

Известна система впрыска топлива в ДВС фирмы "BOSCH", содержащая последовательно соединенные трубопроводом резервуар топлива под давлением, топливный фильтр, магистральный электроклапан топлива, устройство поддерживания постоянного давления топлива, центральный дозатор топлива, состоящий из одной или нескольких электромагнитных клапанов-форсунок, смеситель топлива, дроссельную заслонку с датчиком угла поворота, двигатель внутреннего сгорания с впускным коллектором, датчик циклов вращения коленчатого вала, кислородный датчик, электрически связанные с входом электронного блока управления, формирующего управляющие импульсы. A known fuel injection system in the internal combustion engine of the company "BOSCH", containing a fuel tank under pressure in series, a fuel filter, a main fuel solenoid valve, a device for maintaining a constant fuel pressure, a central fuel dispenser, consisting of one or more solenoid valve injectors, a fuel mixer, throttle with angle sensor, internal combustion engine with intake manifold, crankshaft rotation sensor, oxygen sensor, electric Eski associated with the electronic control unit input forming the control pulses.

По своему конструктивному решению и функциональному выполнению эта система является наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению и может быть принята за прототип. By its design solution and functional implementation, this system is the closest technical solution to the claimed invention and can be taken as a prototype.

Недостаток известной системы заключается в том, что датчик угла поворота дроссельной заслонки, датчик циклов вращения коленчатого вала двигателя и другие датчики системы определяют массовый расход воздуха с погрешностью, которая не позволяет обеспечить высокую точность дозирования топлива. A disadvantage of the known system is that the sensor of the angle of rotation of the throttle valve, the sensor of cycles of rotation of the crankshaft of the engine and other sensors of the system determine the mass air flow with an error that does not allow for high accuracy of fuel metering.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности дозирования топлива путем изменения давления на входе центрального дозатора топлива в зависимости от разряжения в коллекторе, которое с большей точностью определяет цикловой массовый расход воздуха при работе ДВС. The technical result of the invention is to increase the accuracy of fuel metering by changing the pressure at the inlet of the central fuel metering device, depending on the pressure in the manifold, which determines the cyclic mass air flow during ICE operation with greater accuracy.

Технический результат достигается за счет того, что между магистральным клапаном и центральным дозатором топлива установлен дифференциальный редуктор, состоящий из трех полостей давления нижней, верхней и средней, соединенных трубопроводом соответственно с магистральным электроклапаном, впускным коллектором двигателя и центральным дозатором топлива, причем в корпусе редуктора между средней и верхней полостями установлена подпружиненная мембрана, жестко связанная с регулирующим элементом, расположенным в нижней полости дифференциального редуктора, а между нижней и средней полостями дифференциального редуктора расположено седло регулирующего элемента. The technical result is achieved due to the fact that between the main valve and the central fuel dispenser a differential gearbox is installed, consisting of three pressure cavities of the lower, upper and middle, connected by a pipeline to the main electrovalve, the engine intake manifold and the central fuel dispenser, moreover, in the gearbox housing between a spring-loaded membrane rigidly connected to the regulating element located in the lower cavity of the differential is installed in the middle and upper cavities of the gearbox, and between the lower and middle cavities of the differential gearbox there is a saddle of the regulating element.

На чертеже показана система впрыска топлива в ДВС. The drawing shows a fuel injection system in an internal combustion engine.

Система впрыска топлива в ДВС содержит последовательно соединенные трубопроводом резервуар топлива под давлением 1, топливный фильтр 2, магистральный электроклапан топлива 3, дифференциальный редуктор 4, состоящий из трех полостей давления нижней, верхней и средней. В корпусе дифференциального редуктора между средней и верхней полостями установлена подпружиненная мембрана 5, жестко связанная с регулирующим элементом 6, расположенным в нижней полости редуктора 4, а между нижней и средней полостями редуктора расположено седло 7 регулирующего элемента 6. The fuel injection system in the internal combustion engine contains a fuel tank under pressure 1 connected in series by a pipe, a fuel filter 2, a fuel main electrovalve 3, and a differential gearbox 4 consisting of three lower, upper, and middle pressure cavities. In the case of the differential gearbox between the middle and upper cavities there is a spring-loaded membrane 5, rigidly connected to the regulating element 6 located in the lower cavity of the gearbox 4, and between the lower and middle cavities of the gearbox there is a saddle 7 of the regulating element 6.

Нижняя полость дифференциального редуктора 4 соединена трубопроводом с выходом магистрального электроклапана топлива 3, средняя полость с центральным дозатором топлива 8, выход которого соединен трубопроводом с входом смесителя 9. Выход смесителя 9 через дроссельную заслонку 10 соединен с впускным коллектором 11 ДВС 12. Верхняя полость дифференциального редуктора 4 трубопроводом соединена с впускным коллектором 11. The lower cavity of the differential gearbox 4 is connected by a pipeline with the output of the main fuel electrovalve 3, the middle cavity with a central fuel metering device 8, the output of which is connected by a pipe with the input of the mixer 9. The output of the mixer 9 through the throttle valve 10 is connected to the intake manifold 11 of the internal combustion engine 12. The upper cavity of the differential gearbox 4 is connected by a pipeline to the intake manifold 11.

Датчик циклов вращения коленчатого вала двигателя 13 электрически связан с электронным блоком управления 14, который содержит блок формирования управляющих импульсов центрального дозатора топлива 15, выход которого электрически связан с центральным дозатором топлива 8, а также блок формирования управляющих импульсов 16 магистрального электроклапана топлива, выход которого электрически связан с магистральным электроклапаном 3. Входы блоков формирования управляющих импульсов 15 и 16 электрически связаны с датчиком циклов вращения коленчатого вала двигателя 13. The sensor of the rotation cycles of the crankshaft of the engine 13 is electrically connected to the electronic control unit 14, which contains a control pulse generating unit for the central fuel metering device 15, the output of which is electrically connected to the central fuel metering unit 8, as well as a control pulse generating unit 16 for the fuel main solenoid valve, the output of which is electrically connected to the main electrovalve 3. The inputs of the control pulse generation units 15 and 16 are electrically connected to the crankshaft rotation sensor motor shaft 13.

Система впрыска топлива в ДВС работает следующим образом. The fuel injection system in the internal combustion engine operates as follows.

При вращении коленчатого вала двигателя 12 сигналы с датчика циклов 13 поступают на блоки формирования импульсов 15 и 16 электронного блока управления 14. Блок 16, выход которого связан с электромагнитным топливным клапаном 3, по сигналам датчика циклов 13 формирует импульсы, длина которых равна интервалу времени между двумя циклами при минимальных оборотах холостого хода двигателя. При такой длине во время работы двигателя на холостом ходу электромагнитный топливный клапан 3 постоянно открыт, в то время как при оборотах, меньших холостого хода, например, при запуске, он открывается периодически. При открытом клапане 3 топливо под давлением из резервуара 1, проходя через фильтр 2, поступает в нижнюю полость дифференциального редуктора 4 (полость высокого давления), а через приоткрытое седло 7 в среднюю полость полость низкого давления. Повышение давления в средней полости редуктора 4 приводит к прогибанию мембраны 5 и закрыванию седла 7 регулирующим элементом 6, который жестко связан с мембраной 5. Таким образом, в средней полости поддерживается некоторое давление топлива, определяемое жесткостью пружины, которой подпружинена мембрана 5, и разряжением во впускном коллекторе 11 двигателя 12, т.к. верхняя полость редуктора трубопроводом соединена с впускным коллектором 11. Чем больше разряжение во впускном коллекторе, тем ниже давление топлива в средней полости редуктора. При отсутствии разряжения во впускном коллекторе давление топлива в средней полости редуктора определяется жесткостью пружины, которая при настройке системы может регулироваться. Так как в средней полости по сравнению с нижней более низкое давление, то происходит поглощение тепла и, чтобы предотвратить обмерзание редуктора, он подогревается, например, водой системы охлаждения двигателя. Топливо из средней полости поступает на вход дозатора 8, состоящего из одного или блока электромагнитных клапанов-форсунок. Дозатор топлива 8 открывает путь топлива на время, равное длине импульса тока, сформированного формирователем 15. Одновременно с поступлением сигналов от датчика циклов 13, например сигналов от прерывателя тока катушки зажигания у двигателей с искровым зажиганием, на вход формирователя 16 эти же сигналы поступают и на вход формирователя 15. Формирователь 15 формирует импульсы постоянной длины, не превышающие длину интервала времени между двумя циклами работы двигателя при максимальных его оборотах. Каждый импульс формирователя 15, открывая дозатор 8, обеспечивает дозу топлива одного из цилиндров двигателя. Величина дозы определяется давлением топлива в средней полости дифференциального редуктора 4. Каждая доза топлива, смешиваясь в смесителе 9 с воздухом, через дроссельную заслонку 10 поступает во входной коллектор 11 двигателя 12. Давление в коллекторе ДВС зависит от положения дроссельной заслонки 10 и от скорости вращения коленчатого вала. Чем больше открыта дроссельная заслонка, тем меньше разряжение в коллекторе ДВС, тем больше давление в средней полости дифференциального редуктора и тем больше доза топлива, поступающего для каждого цилиндра ДВС. С увеличением скорости вращения коленчатого вала двигателя цикловой расход воздуха несколько снижается, разряжение во входном коллекторе двигателя повышается, давление топлива в средней полости редуктора снижается, доза топлива несколько уменьшается, обеспечивая требуемое наиболее оптимальное соотношение количества топлива с воздухом. When the crankshaft of the engine 12 is rotated, signals from the cycle sensor 13 are supplied to the pulse generating units 15 and 16 of the electronic control unit 14. The block 16, the output of which is connected to the electromagnetic fuel valve 3, generates pulses from the signals of the cycle sensor 13, the length of which is equal to the time interval between two cycles at minimum engine idle. With this length, while the engine is idling, the solenoid fuel valve 3 is constantly open, while at revolutions shorter than idle, for example, when starting, it opens periodically. With the valve 3 open, fuel under pressure from the tank 1, passing through the filter 2, enters the lower cavity of the differential gearbox 4 (high pressure cavity), and through the ajar seat 7 into the middle cavity of the low pressure cavity. The increase in pressure in the middle cavity of the gearbox 4 leads to the deflection of the membrane 5 and closing of the seat 7 by the regulating element 6, which is rigidly connected to the membrane 5. Thus, a certain pressure of fuel is maintained in the middle cavity, which is determined by the stiffness of the spring, which is used to spring the membrane 5, and the discharge in the intake manifold 11 of the engine 12, because the upper cavity of the gearbox is connected by a pipeline to the intake manifold 11. The greater the pressure in the intake manifold, the lower the fuel pressure in the middle cavity of the gearbox. In the absence of a vacuum in the intake manifold, the fuel pressure in the middle cavity of the gearbox is determined by the stiffness of the spring, which can be adjusted during system setup. As the lower pressure is lower in the middle cavity compared to the lower, heat is absorbed and, in order to prevent the gearbox from freezing, it is heated, for example, with water from the engine cooling system. Fuel from the middle cavity enters the inlet of the dispenser 8, consisting of one or a block of solenoid valve nozzles. The fuel dispenser 8 opens the fuel path for a time equal to the length of the current pulse generated by the shaper 15. Simultaneously with the input of signals from the cycle sensor 13, for example, signals from the ignition coil current chopper for engines with spark ignition, the same signals are sent to the input of the shaper 16 the input of the shaper 15. The shaper 15 generates pulses of constant length, not exceeding the length of the time interval between two cycles of the engine at its maximum speed. Each pulse of the shaper 15, opening the dispenser 8, provides a dose of fuel to one of the engine cylinders. The dose value is determined by the fuel pressure in the middle cavity of the differential gear 4. Each dose of fuel, mixed in the mixer 9 with air, enters the intake manifold 11 of the engine 12 through the throttle valve 10. The pressure in the engine manifold depends on the position of the throttle valve 10 and on the crankshaft rotation speed shaft. The more the throttle is open, the lower the vacuum in the ICE manifold, the greater the pressure in the middle cavity of the differential gearbox and the greater the dose of fuel supplied to each ICE cylinder. With an increase in the rotational speed of the engine crankshaft, the cyclic air flow rate decreases slightly, the vacuum in the engine intake manifold increases, the fuel pressure in the middle cavity of the gearbox decreases, the fuel dose decreases slightly, providing the required most optimal ratio of fuel to air.

Предлагаемая система впрыска топлива с ДВС с дифференциальным редуктором, учитывающим разряжение во впускном коллекторе двигателя, обеспечивает большую точность дозирования топлива в зависимости от циклового массового расхода воздуха на всех режимах работы двигателя, что обеспечивает экономичность двигателя, его хорошие динамические качества, позволяет обеспечить требуемую чистоту выхлопных газов. The proposed fuel injection system with an internal combustion engine with a differential gearbox that takes into account the vacuum in the intake manifold of the engine provides greater metering accuracy depending on the cyclic mass air flow rate at all engine operating modes, which ensures engine efficiency, its good dynamic qualities, and ensures the required exhaust purity gases.

При установке на автомобиль трехкомпонентного нейтрализатора выхлопных газов система может включать контур коррекции с кислородным датчиком. When a three-way exhaust gas converter is installed on a vehicle, the system may include a correction loop with an oxygen sensor.

Система не требует установки специального измерителя расхода воздуха и датчик угла поворота дроссельной заслонки, что существенно упрощает блок управления и систему в целом, делает ее более надежной. The system does not require the installation of a special air flow meter and a throttle angle sensor, which greatly simplifies the control unit and the system as a whole, making it more reliable.

Claims

1. A system for injecting fuel into an internal combustion engine, comprising a pressurized fuel tank, a fuel filter and a fuel main solenoid valve, as well as a central fuel metering device connected to a fuel mixer, a throttle valve and an intake manifold of the internal combustion engine, an electronic control unit , including blocks for the formation of control pulses of the central fuel dispenser and the main electrovalve, electrically connected by inputs to the sensor ohm of cycles of rotation of the crankshaft of the engine, and outputs with a central fuel dispenser and a main electrovalve, respectively, characterized in that a differential gearbox is installed between the main electrovalve and the central fuel dispenser, consisting of three pressure cavities of the lower, upper and middle, connected by pipelines respectively to the main electrovalve , the intake manifold of the engine and the central fuel metering device, and in the gear case between the middle and upper cavities A spring-loaded membrane is rigidly connected to the control element located in the lower cavity of the differential gearbox, and a saddle of the control element is located between the lower and middle cavities of the differential gearbox.