RU2272931C2

RU2272931C2 - Fuel supply system for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2272931C2
Application number: RU2004116877/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Фоменко (RU); Николай Александрович Фоменко; Владислав Николаевич Фоменко (RU); Владислав Николаевич Фоменко; Евгений Владимирович Кузнецов (BY); Евгений Владимирович Кузнецов; Петр Евстафьевич Шалик (BY); Петр Евстафьевич Шалик; Валерий Владимирович Клюшкин (BY); Валерий Владимирович Клюшкин; Игорь Вадимович Лесковец (BY); Игорь Вадимович Лесковец
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2006-03-27
Also published as: RU2004116877A

Abstract

FIELD: engine engineering.

SUBSTANCE: fuel supply system comprises distributing high-pressure plunger fuel pump kinematically connected and synchronized with the crankshaft of the engine and hydraulically controlled nozzles the number of which is equal to the number of cylinders. The system also has electronic unit, e.g. based on the microprocessor, that controls the electromagnetic drain valve. The electromagnetic drain valve is mounted in the pressure space of the high-pressure fuel pump and controls the process of cutting off the fuel supply, moment of opening, and duration of operation. The outputs of the pickup of the plunger position, accelerator pedal, and speed of rotation of the crankshaft are connected with the inputs of the electronic unit whose output is connected with the electromagnetic drain valve.

EFFECT: improved performance.

1 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к системам питания поршневых дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).The claimed invention relates to power systems for piston diesel internal combustion engines (ICE).

Известна система подачи топлива дизельного двигателя (дизеля) аккумуляторного типа Common-Rail с электромагнитными форсунками и электронным блоком управления (Особенности техобслуживания системы впрыска Common-Rail //Автостроение за рубежом, 1999, №11, с.17-22), которая позволяет регулировать цикловую подачу топлива по большому числу информационных переменных: угловой скорости коленчатого вала, положению педали акселератора, давлению наддува, температуре воздуха и охлаждающей жидкости и др.A known fuel supply system for a diesel engine (diesel) of the common-rail type battery with electromagnetic nozzles and an electronic control unit (Features of the maintenance of the Common-Rail injection system // Automotive Engineering Abroad, 1999, No. 11, p.17-22), which allows you to adjust cyclic fuel supply over a large number of information variables: angular speed of the crankshaft, position of the accelerator pedal, boost pressure, air and coolant temperature, etc.

Эта система имеет следующие недостатки:This system has the following disadvantages:

- наличие большого количества прецизионных пар;- the presence of a large number of precision pairs;

- низкий КПД системы питания из-за значительного расхода топлива, подаваемого на слив в процессе впрыска и поддержания постоянного давления в гидроаккумуляторе;- low efficiency of the power system due to the significant fuel consumption supplied to the drain during the injection process and maintaining a constant pressure in the accumulator;

- не обеспечивается идентичность цикловых подач топлива в каждом цилиндре ДВС.- the identity of the cyclic fuel supply in each engine cylinder is not ensured.

Известны регуляторы цикловой подачи топлива: механические, гидромеханические и пневматические. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система подачи топлива разделенного типа (Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. - Л.: Машиностроение, 1990, с.162-164, ил.). Она имеет следующие основные элементы: топливный бак, подкачивающий насос, фильтр(ы), регулируемый плунжерный топливный насос высокого давления (ТНВД) распределительного типа, кинематически связанный и синхронизированный с коленчатым валом дизеля, гидроуправляемые форсунки, трубопроводы высокого и низкого давления, регулятор цикловой подачи топлива, который задает определенную цикловую подачу топлива в каждый цилиндр в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля.Known regulators of cyclic fuel supply: mechanical, hydromechanical and pneumatic. Closest to the proposed invention is a split-type fuel supply system (Faynleib B.N. Fuel equipment of automotive diesel engines. - L .: Mashinostroenie, 1990, p.162-164, ill.). It has the following main elements: fuel tank, booster pump, filter (s), adjustable distribution high-pressure plunger fuel pump (TNF), kinematically coupled and synchronized with the diesel crankshaft, hydraulic nozzles, high and low pressure pipelines, cycle feed regulator fuel, which sets a specific cyclic fuel supply to each cylinder, depending on the speed and load conditions of the diesel engine.

Недостатки данной системы:The disadvantages of this system:

- ограниченное число информационных переменных (чаще всего угловая скорость коленчатого вала двигателя ω_д и положение педали акселератора γ_д) при регулировании цикловой подачи топлива, связанное с отсутствием электрического исполнительного элемента регулятора и электронного блока управления;- a limited number of information variables (most often the angular speed of the engine crankshaft ω _d and the position of the accelerator pedal γ _d ) when regulating the cyclic fuel supply, due to the lack of an electric actuator element of the regulator and an electronic control unit;

- наличие волновых процессов в длинных трубопроводах высокого давления, приводящих к дополнительным подвпрыскам топлива после окончания основного впрыска, что ухудшает топливную экономичность и токсичность дизеля;- the presence of wave processes in long high pressure pipelines, leading to additional fuel injections after the main injection, which affects the fuel economy and diesel toxicity;

- трудности в интенсификации цикловой подачи топлива из-за значительных гидродинамических потерь в длинных трубопроводах высокого давления, что не позволяет повысить КПД и снизить токсичность дизеля;- difficulties in intensifying the cyclic fuel supply due to significant hydrodynamic losses in long high pressure pipelines, which does not allow to increase efficiency and reduce diesel toxicity;

- неидентичность цикловых подач по цилиндрам при использовании топливного насоса высокого давления секционного типа, приводящая к увеличению крутильных колебаний коленчатого вала и как следствие снижению надежности мотора или повышает его материалоемкость.- the identity of the cyclic feeds on the cylinders when using a sectional type high pressure fuel pump, which leads to an increase in torsional vibrations of the crankshaft and, as a consequence, a decrease in the reliability of the motor or increases its material consumption.

Предлагаемая система подачи топлива дизеля исключает перечисленные недостатки и решает задачи повышения КПД системы подачи топлива, приемистости, экономичности и надежности дизеля, снижения токсичности выхлопных газов и шума дизеля, уменьшения числа особо точных (прецизионных) пар и стоимости топливной аппаратуры,The proposed diesel fuel supply system eliminates the above disadvantages and solves the problems of increasing the fuel supply system efficiency, throttle response, efficiency and reliability of the diesel engine, reducing the toxicity of exhaust gases and diesel noise, reducing the number of particularly accurate (precision) pairs and the cost of fuel equipment,

Технический результат - улучшение технических характеристик дизеля и эксплуатационных свойств системы подачи топлива.The technical result is an improvement in the technical characteristics of the diesel engine and the operational properties of the fuel supply system.

Существенное отличие предлагаемого технического решения заключается в том, что оно содержит электронный блок (например, микропроцессорный), управляющий электромагнитным клапаном слива, расположенным в нагнетательной полости топливного насоса, который после преобразования сигнала датчиков управляет процессом окончания подачи топлива, моментом открытия и продолжительностью включения клапана, что обеспечивает одинаковую (идентичную) цикловую подачу топлива по цилиндрам, при этом выходы датчиков положения поршня, педали акселератора и угловой скорости коленчатого вала соединены с входами электронного блока, выход которого соединен с электромагнитным клапаном слива.A significant difference of the proposed technical solution lies in the fact that it contains an electronic unit (for example, microprocessor) that controls a drain solenoid valve located in the injection cavity of the fuel pump, which, after converting the sensor signal, controls the process of the end of the fuel supply, the moment of opening and the duration of the valve on, which provides the same (identical) cyclic fuel supply through the cylinders, while the outputs of the piston position sensors, accelerator pedals the angular velocity of the crankshaft are connected to inputs of the electronic unit, whose output is connected to solenoid drain valve.

На чертеже приведена функциональная схема системы подачи топлива дизеля, которая содержит топливный бак 1, подкачивающий насос 2, фильтр 3, плунжерный топливный насос высокого давления распределительного типа с нагнетательными клапанами (по количеству цилиндров дизеля) 4, кинематически связанный и синхронизированный с коленчатым валом дизеля, электромагнитный клапан слива 5, гидроуправляемые форсунки 7 (по количеству цилиндров дизеля), датчики положения поршня и угловой скорости топливного насоса высокого давления 6 и датчик положения педали акселератора 9, электронный блок управления 8. Все гидроаппараты соединены трубопроводами, а датчики и электромагнитный клапан слива - проводами с электронным блоком управления.The drawing shows a functional diagram of a diesel fuel supply system, which contains a fuel tank 1, a booster pump 2, a filter 3, a distribution high-pressure plunger fuel pump with discharge valves (by the number of diesel cylinders) 4 kinematically connected and synchronized with the diesel crankshaft, drain solenoid valve 5, hydraulic nozzles 7 (by the number of diesel cylinders), piston position and angular velocity sensors of the high-pressure fuel pump 6 and They gave the accelerator 9, the electronic control unit 8. All hydraulic units are connected by pipelines, and the sensors and the solenoid drain valve are connected by wires to the electronic control unit.

Система подачи топлива дизеля работает следующим образом. Подкачивающий насос 2 забирает топливо из бака 1, прокачивает его через фильтр 3 и подает на вход топливного насоса высокого давления 4. При набегании кулачка на толкатель плунжера топливного насоса высокого давления топливо сжимается, давление повышается, открывается нагнетательный клапан и начинается подача топлива к соответствующей форсунке 7, а через нее в цилиндр двигателя. При поступлении в электронный блок управления 8 сигналов от датчиков положения поршня и угловой скорости коленчатого вала дизеля 6 и датчика положения педали акселератора 9 (возможно и от других датчиков, например, давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости и др.) электронный блок управления 8 согласно отрабатываемому алгоритму определяет и задает момент включения и длительность включения электромагнитного клапана слива топлива 5, после включения которого давление в нагнетательной полости топливного насоса высокого давления падает и процесс подачи топлива к форсунке и далее в цилиндр дизеля прекращается.The diesel fuel supply system operates as follows. The booster pump 2 picks up fuel from tank 1, pumps it through filter 3, and delivers it to the inlet of the high pressure fuel pump 4. When the cam runs onto the plunger plunger of the high pressure fuel pump, the fuel is compressed, the pressure rises, the pressure valve opens and fuel supply to the corresponding nozzle begins 7, and through it into the engine cylinder. When 8 signals from the piston position and angular velocity sensors of the diesel engine 6 and the accelerator pedal position sensor 9 come to the electronic control unit 8 (possibly also from other sensors, for example, boost pressure, air temperature, coolant temperature, etc.) the electronic control unit 8 according to the developed algorithm determines and sets the moment of switching on and the duration of switching on of the electromagnetic valve for fuel drain 5, after which the pressure in the discharge cavity of the fuel pump high pressure drops and the process of supplying fuel to the nozzle and further into the diesel cylinder stops.

Имея топливный насос высокого давления распределительного типа, то есть когда его один плунжер последовательно подает топливо в разные цилиндры, и имея один электромагнитный клапан слива, обеспечивается одинаковая цикловая подача топлива в каждый цилиндр дизеля для данного скоростного и нагрузочного режима работы дизеля. При этом система имеет минимальное количество прецизионных пар, а именно по одной такой паре в каждой форсунке (игла - корпус распылителя) и одну в топливном насосе высокого давления (плунжер - гильза). КПД данной системы значительно выше в сравнении с системой Common-Rail, так как не требуется поддерживать высокое давление в гидроаккумуляторе. Электронный блок управления, регулирующий момент подачи напряжения на электромагнитный клапан слива топливного насоса высокого давления и длительность этого электрического импульса, обеспечивает оптимальную (одинаковую) величину цикловой подачи топлива, что обеспечивает экономичный режим работы дизеля.Having a high-pressure fuel pump of a distribution type, that is, when its one plunger sequentially delivers fuel to different cylinders, and having one solenoid drain valve, the same cyclic fuel supply to each diesel cylinder is ensured for a given high-speed and load operation mode of the diesel engine. Moreover, the system has a minimum number of precision pairs, namely, one such pair in each nozzle (needle - atomizer body) and one in the high pressure fuel pump (plunger - sleeve). The efficiency of this system is significantly higher in comparison with the Common-Rail system, since it is not required to maintain high pressure in the accumulator. An electronic control unit that regulates the moment of voltage supply to the high pressure fuel pump drain solenoid valve and the duration of this electrical impulse provides the optimal (identical) value of the cyclic fuel supply, which ensures an economical mode of operation of the diesel engine.

Claims

A diesel fuel supply system comprising a distribution high-pressure plunger fuel pump kinematically coupled and synchronized with a diesel crankshaft, and hydraulic nozzles (by the number of cylinders), characterized in that it contains an electronic unit (for example, microprocessor) that controls the drain solenoid valve at the same time, the drain solenoid valve is installed in the discharge cavity of the high-pressure fuel pump and controls the process of ending the fuel supply, the moment of opening ment and duty cycle, the outputs of the piston position sensor, the accelerator pedal and the angular velocity of the crankshaft are connected to inputs of the electronic unit, whose output is connected to solenoid drain valve.