RU2295057C1

RU2295057C1 - Fuel injection system

Info

Publication number: RU2295057C1
Application number: RU2005121783/06A
Authority: RU
Inventors: нский Александр Павлович Болшт (RU); Александр Павлович Болштянский; Виктор Евгеньевич Щерба (RU); Виктор Евгеньевич Щерба; Юрий Андреевич Зензин (RU); Юрий Андреевич Зензин; Евгений Александрович Павлюченко (RU); Евгений Александрович Павлюченко
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-03-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: proposed fuel injection system for spark ignition internal combustion engine has fuel tank connected through section main line with low-pressure fuel pump. Delivery line of pump is connected to operating and starting nozzles. Starting nozzle has intake and outlet holes being connected to electric supply system through thermo-relay. Topping-up pump with intake and outlet lines is installed between low-pressure fuel pump and starting nozzle, and air compressor is provided. Compressor has working chamber connected with suction and delivery lines. Suction line of topping-up pump is connected with delivery line of low-pressure pump. Delivery line of topping-up pump is connected with working chamber of compressor whose delivery line is connected with inlet hole of starting nozzle, and suction line is connected with atmosphere.

EFFECT: provision of reliable starting of engines at below-zero temperatures.

5 cl, 8 dwg

Description

Известны системы впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащие бак с топливом, соединенный через всасывающую магистраль с насосом низкого давления, нагнетательная магистраль которого подключена к рабочим и пусковой форсункам (см., например, кн. Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. - М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2001. - 384 с., стр.228, фиг.7.14).Known systems for injecting fuel into an internal combustion engine with spark ignition, containing a fuel tank connected through a suction line to a low pressure pump, the discharge line of which is connected to the working and starting nozzles (see, for example, Prince Akimov S.V., Chizhkov Yu.P. Electrical equipment of automobiles. - M .: ZAO KZhI "Behind the Wheel", 2001. - 384 p., P. 228, Fig. 7.14).

Известна также система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащая бак с топливом, соединенный через всасывающую магистраль с насосом низкого давления, нагнетательная магистраль которого подключена к рабочим и пусковой форсункам, причем последняя имеет впускное и выпускное отверстия и подключена к системе электрического питания через термореле (см. кн. А.П.Болштянский, Ю.А.Зензин, В.Е.Щерба. Основы конструкции автомобиля. М.: «Легион-Автодата», 2005. - 312 с., страницы 89, 94, 101, 102, рисунки 21.7, 21.12, 23.1, 23.2).There is also known a system for injecting fuel into a spark ignition internal combustion engine, comprising a fuel tank connected through a suction line to a low pressure pump, the discharge line of which is connected to the working and starting nozzles, the latter having an inlet and an outlet and connected to an electric power system through the thermal relay (see book. A.P. Bolshtyansky, Yu.A. Zenzin, V.E. Scherba. Fundamentals of the design of the car. M: "Legion-Avtodata", 2005. - 312 p., pages 89, 94, 101, 102, figures 21.7, 21.12, 23.1, 23.2).

К недостаткам известных конструкций следует отнести их низкую работоспособность и надежность при пуске двигателя в условиях низких зимних температур (ниже 30-35°С), когда даже легкие фракции топлива практически не испаряются, т.к. топливо поступает в цилиндры двигателя в виде крупных капель (диаметр капли 100 мкм и более), поверхность которых относительно мала, а масса сравнительно велика. Это приводит к невозможности активного испарения топлива при сжатии топливовоздушной смеси и невозможности запуска двигателя, в связи с чем возникает необходимость его постоянного искусственного подогрева. Однако во многих случаях последнее невозможно, из-за чего запуск двигателя при низких зимних температурах становится чрезвычайно затрудненным.The disadvantages of the known designs include their low efficiency and reliability when starting the engine at low winter temperatures (below 30-35 ° C), when even light fractions of the fuel practically do not evaporate, because the fuel enters the engine cylinders in the form of large droplets (droplet diameter of 100 μm or more), the surface of which is relatively small and the mass is relatively large. This leads to the impossibility of active evaporation of fuel during compression of the air-fuel mixture and the inability to start the engine, and therefore there is a need for constant artificial heating. However, in many cases, the latter is impossible, which makes starting the engine at low winter temperatures extremely difficult.

Задачей изобретения является повышение работоспособности и надежности пуска двигателей с системой впрыска топлива в условиях низких зимних температур.The objective of the invention is to increase the availability and reliability of starting engines with a fuel injection system in low winter temperatures.

Указанная задача решается тем, что в системе впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащей бак с топливом, соединенный через всасывающую магистраль с топливным насосом низкого давления, нагнетательная линия которого подключена к рабочим и пусковой форсункам, причем последняя имеет впускное и выпускное отверстия и подключена к системе электрического питания через термореле, между топливным насосом низкого давления и пусковой форсункой установлен дожимающий насос с впускной и выпускной линиями и воздушный компрессор, имеющий рабочую камеру, соединенную с всасывающей и нагнетательной линиями, причем всасывающая линия дожимающего насоса соединена с нагнетательной линией насоса низкого давления, а нагнетательная линия дожимающего насоса соединена с рабочей камерой компрессора, нагнетательная линия которого соединена с впускным отверстием пусковой форсунки, а всасывающая линия - с атмосферой, при этом воздушный компрессор и дожимающий насос могут иметь общий приводной вал, который может быть соединен с ротором приводного электродвигателя, подключенного к системе электрического питания пусковой форсунки, а приводной электродвигатель может быть подключен к системе электрического питания через генератор переменного напряжения (мультивибратор) и содержать статор с электрическими обмотками и ротор с короткозамкнутыми электрическими обмотками, причем общий приводной вал дожимающего насоса и воздушного компрессора может быть снабжен магнитной полумуфтой, а ротор приводного электродвигателя - иметь ответную магнитную полумуфту, и между этими полумуфтами может быть установлена непроницаемая для паров топлива перегородка из немагнитного материала. Воздушный компрессор и дожимающий насос могут иметь общий цилиндр с эксцентрично расположенным ротором, соединенным с приводным электродвигателем, причем в цилиндре размещены две разделительные подпружиненные в направлении ротора пластины, установленные в теле цилиндра перпендикулярно его цилиндрической образующей, с образованием в цилиндре двух неравных полостей, большая из которых является рабочей камерой воздушного компрессора, а меньшая - рабочей камерой дожимающего насоса, причем рабочая камера воздушного компрессора содержит всасывающее окно, соединенное с атмосферой, и нагнетательный клапан, соединенный с впускным отверстием пусковой форсунки, а рабочая камера дожимающего насоса имеет два самодействующих клапана, один из которых является всасывающим и соединен с нагнетательной линией насоса низкого давления, а другой клапан - нагнетательный, соединен с рабочей камерой воздушного компрессора.This problem is solved in that in the fuel injection system into the internal combustion engine with spark ignition, comprising a fuel tank connected via a suction line to a low pressure fuel pump, the discharge line of which is connected to the working and starting nozzles, the latter having an inlet and outlet and is connected to the electric power supply system through a thermal relay, between the low pressure fuel pump and the starting nozzle there is a booster pump with inlet and outlet lines and a booster compressor having a working chamber connected to the suction and discharge lines, wherein the suction line of the booster pump is connected to the discharge line of the low pressure pump, and the discharge line of the booster pump is connected to the compressor working chamber, the discharge line of which is connected to the inlet of the starting nozzle, and the suction the line is with the atmosphere, while the air compressor and booster pump can have a common drive shaft, which can be connected to the rotor of the drive electrode drive connected to the electric power system of the starting nozzle, and the drive motor can be connected to the electric power system through an alternating voltage generator (multivibrator) and contain a stator with electric windings and a rotor with squirrel-cage electric windings, and the common drive shaft of the booster pump and air compressor can be equipped with a magnetic coupling half, and the rotor of the drive motor - have a reciprocal magnetic coupling half, and between these coupling halves could s is set for the fuel vapor impermeable baffle of a nonmagnetic material. The air compressor and booster pump can have a common cylinder with an eccentrically located rotor connected to a drive electric motor, and in the cylinder there are two dividing plates spring-loaded in the direction of the rotor installed in the cylinder body perpendicular to its cylindrical generatrix, with the formation of two unequal cavities in the cylinder, the larger of which is the working chamber of the air compressor, and the smaller one is the working chamber of the booster pump, and the working chamber of the air compressor contains a suction window connected to the atmosphere and a discharge valve connected to the inlet of the starting nozzle, and the working chamber of the booster pump has two self-acting valves, one of which is suction and connected to the discharge line of the low pressure pump, and the other is the discharge valve connected to the working chamber of the air compressor.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена полная схема системы впрыска топлива, на фиг.2 - увеличенный фрагмент системы в зоне пусковой форсунки, на фиг.3 - пусковая форсунка, дожимающий насос и воздушный компрессор, имеющие общий цилиндр с эксцентрично размещенным в нем ротором с приводом от асинхронного однофазного электродвигателя, на фиг.4-7 изображено поперечное сечение дожимающего насоса и воздушного компрессора при различном положении их рабочих органов, на фиг.8 - вариант привода дожимающего насоса и воздушного компрессора с использованием электродвигателя постоянного тока и магнитных полумуфт.Figure 1 shows a complete diagram of the fuel injection system, figure 2 is an enlarged fragment of the system in the area of the starting nozzle, figure 3 is a starting nozzle, a booster pump and an air compressor having a common cylinder with a rotor eccentrically placed in it with a drive from asynchronous single-phase electric motor, figure 4-7 shows a cross section of a booster pump and an air compressor at different positions of their working bodies, Fig. 8 is a variant of the drive booster pump and an air compressor using an electric motor For direct current and magnetic coupling halves.

Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания (фиг.1) состоит из топливного бака 1, соединенного с топливным насосом низкого давления 2, который подает топливо в фильтр тонкой очистки 3. Регулятор давления топлива 4 сбрасывает излишки давления топлива обратно в бак 1, поддерживая постоянным давление топлива, подаваемого по нагнетательной линии 5 на вход пусковой форсунки 6 с электромагнитным приводом и на вход топливных электромагнитных рабочих форсунок 7, впрыскивающих топливо в цилиндры 8 двигателя, на которых установлен общий датчик температуры охлаждающей жидкости 9. Электронный блок управления (ЭБУ) 10 с блоком реле 11 служат для выработки и передачи команд в виде электрических импульсов на все управляемые элементы системы. Датчик 12 служит для определения положения и частоты вращения коленчатого вала и сообщает эту информацию по линии электрической связи в ЭБУ 10. Датчики 13 (выключатель), 14 (высотный корректор) и 15 (расходомер) служат соответственно для определения эффективного проходного сечения впускного тракта 16, давления окружающей среды (атмосферного давления) и расхода воздуха через впускной тракт 16. Термореле 17 представляет собой датчик температуры, измеряющий температуру охлаждающей жидкости, циркулирующей в полостях цилиндров 8, и электрическое реле, соединяющее при низкой температуре охлаждающей жидкости электрическое питание через блок реле 11 с пусковой форсункой 6. Винт качества (состава) смеси на холостом ходу 18, клапан добавочного воздуха 19 и винт количества смеси на холостом ходу 20 служат для регулировки работы двигателя на холостом ходу. Выключатель зажигания 21 (показан в крайнем правом положении «выключено») соединяет в положении «включено» (среднее положение) источник электроэнергии (обозначен знаком «+») с блоком реле 11 и непосредственно с термореле 17 в положении «старт» (крайнее левое положение). Канал 22 служит для подвода разрежения из впускного тракта 16 к регулятору давления топлива 4. Дроссельная заслонка 23 кинематически связана с датчиком 13 и служит для изменения проходного сечения впускного тракта 16, приводится в движение от педали акселератора (не показана). Впускной коллектор 24 соединяет впускной тракт 16 с полостью цилиндра 8, в котором совершает возвратно-поступательное перемещение поршень 25. Клапан 26 служит для впуска рабочей смеси в цилиндр 8, выпускной клапан условно не показан.The fuel injection system in the internal combustion engine (Fig. 1) consists of a fuel tank 1 connected to a low pressure fuel pump 2, which supplies fuel to the fine filter 3. The fuel pressure regulator 4 dumps excess fuel pressure back into the tank 1, keeping constant the pressure of the fuel supplied through the discharge line 5 to the input of the starting nozzle 6 with an electromagnetic drive and to the input of the fuel electromagnetic working nozzles 7, which inject fuel into the cylinders 8 of the engine, on which the common tchik coolant temperature 9. An electronic control unit (ECU) 10 from the relay unit 11 are used for generation and transmission of commands in the form of electrical pulses to all managed components of the system. The sensor 12 is used to determine the position and frequency of rotation of the crankshaft and reports this information via an electric communication line to the ECU 10. Sensors 13 (switch), 14 (altitude corrector) and 15 (flow meter) respectively serve to determine the effective passage section of the intake tract 16, ambient pressure (atmospheric pressure) and air flow through the inlet 16. Thermal relay 17 is a temperature sensor that measures the temperature of the coolant circulating in the cavities of the cylinders 8, and an electric relay connecting electric power at a low temperature of the coolant through the relay block 11 with the starting nozzle 6. The mixture quality screw (composition) at idle 18, the secondary air valve 19 and the mixture amount screw at idle 20 are used to adjust the engine idling. The ignition switch 21 (shown in the extreme right position “off”) connects in the on position (middle position) the electric power source (indicated by the “+” sign) to the relay unit 11 and directly to the thermostat 17 in the “start” position (extreme left position ) Channel 22 serves to supply rarefaction from the inlet tract 16 to the fuel pressure regulator 4. The throttle valve 23 is kinematically connected to the sensor 13 and serves to change the bore of the inlet tract 16, driven by the accelerator pedal (not shown). The inlet manifold 24 connects the inlet tract 16 with the cavity of the cylinder 8, in which the piston 25 reciprocates. The valve 26 serves to inlet the working mixture into the cylinder 8, the exhaust valve is not shown conventionally.

На пусковой форсунке 6 (фиг.2) установлен дожимающий насос 27, линия всасывания которого соединена с нагнетательной линией 5 топливного насоса 2, и малорасходный воздушный компрессор 28, электрический привод которых подключен параллельно термореле 17, измеряющего температуру охлаждающей жидкости 29.A booster pump 27 is installed on the starting nozzle 6 (FIG. 2), the suction line of which is connected to the discharge line 5 of the fuel pump 2, and a low-consumption air compressor 28, the electric drive of which is connected in parallel with the thermal relay 17, which measures the temperature of the coolant 29.

Более подробно пусковая форсунка 6 изображена на фиг.3. Она содержит запорную иглу 30, прижатую пружиной 31 к седлу 32, соединенному с выпускным отверстием 33 и далее с впускным коллектором 24. Управление положением запорной иглы 30 осуществляется электрической обмоткой 34, подключенной через термореле 17 к ЭБУ 10 (см. фиг.2 и 1). Впускное отверстие 35 пусковой форсунки 6 через канал 36 в корпусе 37 соединено с обратным самодействующим клапаном 38, установленным на линии нагнетания 39 воздушного компрессора 28 (фиг.2), установленного в корпусе 40. Компрессор 28 в данном примере имеет приводной асинхронный электродвигатель 41, содержащий статор с электрическими обмотками 42, подключенными параллельно обмотке 34 пусковой форсунки 6 через генератор переменного тока (мультивибратор) 43. Короткозамкнутый ротор 44 асинхронного электродвигателя 41 закреплен на приводном валу 45, на свободном конце которого на шпонке установлен эксцентрик 46. На эксцентрике 46 с возможностью свободного вращения установлен ротор 47, совершающий орбитальное движение в цилиндре 48 с эксцентриситетом относительно оси цилиндра 48 (см. также фиг.4-7).In more detail, the starting nozzle 6 is shown in figure 3. It contains a locking needle 30, pressed by a spring 31 to the seat 32, connected to the outlet 33 and then to the intake manifold 24. The position of the locking needle 30 is controlled by an electric winding 34 connected via a thermal relay 17 to the ECU 10 (see Fig. 2 and 1 ) The inlet opening 35 of the starting nozzle 6 through the channel 36 in the housing 37 is connected to a self-acting check valve 38 installed on the discharge line 39 of the air compressor 28 (FIG. 2) installed in the housing 40. The compressor 28 in this example has an asynchronous drive motor 41 containing a stator with electric windings 42 connected in parallel to the winding 34 of the starting nozzle 6 through an alternator (multivibrator) 43. The squirrel-cage rotor 44 of the induction motor 41 is mounted on the drive shaft 45, on its one end of which is mounted on the spline 46. On the eccentric cam 46 is freely rotatably mounted a rotor 47, executing orbital motion in a cylinder 48 with an eccentricity relative to the cylinder axis 48 (see. also Figures 4-7).

Цилиндр 48 (фиг.4) подпружиненными пластинами 49 и 50, имеющими ширину этого цилиндра, разделен на две части - компрессорную полость 51, выполняющую функцию рабочей камеры воздушного компрессора 28 (фиг.2), и насосную полость 52, выполняющую функцию рабочей камеры дожимающего насоса 27 (фиг.2). Компрессорная полость 51 имеет впускное окно 53, соединенное через всасывающую магистраль (не показана) с атмосферой, и линию нагнетания 39, соединенную с обратным самодействующим клапаном 38 (см. фиг.3). Насосная полость 52 (фиг.4) содержит всасывающую линию 54 с обратным самодействующим клапаном 55 (соединена с нагнетательной линией 5 топливного насоса низкого давления, фиг.2) и нагнетательную линию 56 с обратным самодействующим клапаном 57 (соединена с компрессорной полостью 51 в зоне впускного окна 53). Проводники 58 (фиг.3) служат для подключения обмоток статора 42 к генератору переменного тока (мультивибратору) 43.The cylinder 48 (Fig. 4) with spring-loaded plates 49 and 50 having the width of this cylinder is divided into two parts - a compressor cavity 51, which serves as the working chamber of the air compressor 28 (Fig. 2), and a pump cavity 52, which serves as the working chamber of the booster pump 27 (figure 2). Compressor cavity 51 has an inlet port 53 connected through an intake manifold (not shown) to the atmosphere, and a discharge line 39 connected to a self-acting check valve 38 (see FIG. 3). The pump cavity 52 (Fig. 4) contains a suction line 54 with a self-acting check valve 55 (connected to the discharge line 5 of the low pressure fuel pump, Fig. 2) and a pressure line 56 with a self-acting check valve 57 (connected to the compressor cavity 51 in the inlet zone windows 53). Conductors 58 (figure 3) are used to connect the stator windings 42 to an alternator (multivibrator) 43.

Привод воздушного компрессора и дожимающего насоса от электродвигателя постоянного тока показан на фиг.8. В этом варианте конструкции используется отдельный приводной вал 59 с дисковой полумуфтой 60, на которой по окружности закреплены постоянные магниты 61. Ответная полумуфта 62 с постоянными магнитами 63 отделена от полумуфты 60 тонкой герметичной пластиной 64 из немагнитного материала (например, из меди, латуни, дюралюминия). Полумуфта 62 жестко соединена с валом 65 электродвигателя постоянного тока, содержащего ротор с электрическими обмотками 66, к которым постоянный электрический ток подается по проводникам 67 через щетки 68 и коллектор 69, и статор с электрическими обмотками 70, к которым постоянный электрический ток подается через проводники 71.The drive of the air compressor and booster pump from the DC motor is shown in Fig. 8. In this embodiment, a separate drive shaft 59 is used with a disk coupling half 60, on which the permanent magnets 61 are mounted around the circumference. The response coupling half 62 with permanent magnets 63 is separated from the coupling half 60 by a thin sealed plate 64 of non-magnetic material (for example, copper, brass, duralumin ) The coupling half 62 is rigidly connected to the shaft 65 of the DC motor containing a rotor with electric windings 66, to which direct current is supplied through conductors 67 through brushes 68 and collector 69, and a stator with electric windings 70, to which direct current is supplied through conductors 71 .

Система впрыска топлива работает следующим образом (фиг.1). При работающем двигателе топливо из бака 1 топливным насосом низкого давления 2 через фильтр тонкой очистки 3 подается к рабочим форсункам 7 и впрыскивается во впускной патрубок 24 в зоне впускного клапана 26. Далее топливо смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая сгорает в цилиндре 8 после сжатия поршнем 25. Количество поступающего в патрубок воздуха регулируется водителем с помощью дроссельной заслонки 23 и контролируется датчиком 15. Количество впрыскиваемого топлива регулируется временем открытого и закрытого состояния электромагнитных рабочих форсунок 7, которое оптимизируется ЭБУ 10, получающим информацию от датчика (выключателя) 13 положения дроссельной заслонки 23, датчика 14 (высотного корректора), контролирующего величину атмосферного давления, датчика-распределителя зажигания 12, следящего за положением и частотой вращения коленчатого вала, датчика 15 (расходомера) и датчика 9 температуры охлаждающей жидкости. Включение и выключение (открытие и закрытие) электромагнитных рабочих форсунок 7 осуществляется блоком реле 11 по командам ЭБУ 10.The fuel injection system operates as follows (figure 1). When the engine is running, the fuel from the tank 1 by the low pressure fuel pump 2 is fed through the fine filter 3 to the working nozzles 7 and is injected into the inlet pipe 24 in the area of the inlet valve 26. Next, the fuel is mixed with air, forming a combustible mixture that burns in cylinder 8 after compression by the piston 25. The amount of air entering the nozzle is controlled by the driver using the throttle valve 23 and is controlled by the sensor 15. The amount of injected fuel is regulated by the time of the open and closed state of the electric magnetic working nozzles 7, which is optimized by the ECU 10, receiving information from the sensor (switch) 13 of the throttle position 23, the sensor 14 (altitude corrector), which controls the atmospheric pressure, the ignition distributor sensor 12, monitoring the position and speed of the crankshaft, sensor 15 (flow meter) and sensor 9 of the coolant temperature. Turning on and off (opening and closing) electromagnetic working nozzles 7 is carried out by the relay unit 11 according to the commands of the ECU 10.

При пуске холодного двигателя выключатель зажигания 21 находится в крайнем левом (по чертежу) положении (при этом двигатель вращается стартером, который на чертеже не показан), температура охлаждающей жидкости 29 (фиг.2) низкая, и термореле 17 по команде ЭБУ 10 через блок реле 11 подключает пусковую форсунку 6, которая при этом открывается, т.е. магнитное поле, создаваемое обмоткой 34 (фиг.3), поднимает запорную иглу 30 вверх.When starting a cold engine, the ignition switch 21 is in the extreme left (according to the drawing) position (while the engine rotates with a starter, which is not shown in the drawing), the temperature of the coolant 29 (Fig. 2) is low, and the thermal relay 17 is commanded by the ECU 10 through the block relay 11 connects the starting nozzle 6, which opens, i.e. the magnetic field generated by the winding 34 (Fig.3), raises the locking needle 30 up.

При включении пусковой форсунки 6 (см. также фиг.2) одновременно включается воздушный компрессор 28 и дожимающий насос 27, повышающий давление топлива, подаваемого вместе с сжатым компрессором 28 воздухом к пусковой форсунке 6.When you turn on the starting nozzle 6 (see also figure 2) at the same time turns on the air compressor 28 and the booster pump 27, which increases the pressure of the fuel supplied with the compressed compressor 28 to the air to the starting nozzle 6.

При выполнении электродвигателя компрессора 28, расположенного в корпусе 40, в виде асинхронного двигателя переменного тока (см. фиг.3) последний при пуске двигателя получает питание от генератора переменного тока (мультивибратора) 43. Это питание поступает к обмоткам 42 статора, в результате чего короткозамкнутый ротор 44 вместе с приводным валом 45 совершает вращение, вращая и жестко установленный на приводном валу 45 эксцентрик 46. В результате вращения эксцентрика 46 ротор 47 совершает орбитальное движение в цилиндре 48 (см. фиг.4-7), обкатывая его по образующей цилиндр 48 окружности. При этом в связи с наличием двух подпружиненных разделительных пластин 49 и 50 образуются две полости переменного объема - компрессорная полость 51 и насосная полость 52.When performing the compressor motor 28, located in the housing 40, in the form of an AC induction motor (see FIG. 3), when starting the engine, the latter receives power from the alternator (multivibrator) 43. This power is supplied to the stator windings 42, resulting in the squirrel-cage rotor 44 together with the drive shaft 45 rotates, rotating and rigidly mounted on the drive shaft 45 of the eccentric 46. As a result of rotation of the eccentric 46, the rotor 47 performs an orbital motion in the cylinder 48 (see figure 4-7), rolling it 48 of the cylinder circumference. Moreover, due to the presence of two spring-loaded dividing plates 49 and 50, two cavities of variable volume are formed - the compressor cavity 51 and the pump cavity 52.

В компрессорной полости 51, благодаря наличию соединенных с ней впускного окна 53 и обратного самодействующего клапана 38 (см. также фиг.3), установленного на линии нагнетания 39, происходит всасывание атмосферного воздуха, его сжатие и нагнетание в канал 36 и далее во впускное отверстие 35, а при поднятой запорной игле 30 - во впускной коллектор 24. При сжатии воздуха его температура существенно увеличивается, достигая при степени сжатия 5-6 (отношение давления нагнетания к давлению всасывания) величины порядка 250-300°С в конце процесса сжатия.In the compressor cavity 51, due to the presence of an inlet window 53 and a self-acting check valve 38 (see also FIG. 3) installed on the discharge line 39, atmospheric air is sucked in, compressed and injected into the channel 36 and further into the inlet 35, and when the locking needle 30 is raised, into the intake manifold 24. When the air is compressed, its temperature increases significantly, reaching a compression ratio of 5-6 (ratio of discharge pressure to suction pressure) of the order of 250-300 ° C at the end of the compression process.

Одновременно топливо, поступая в насосную полость 52 из линии 5 (фиг.2) через всасывающую линию 54, при увеличении насосной полости 52 всасывается в нее, а при уменьшении сжимается до высокого давления, определяемого сечением нагнетательной линии 56, и в виде крупнодисперсных капель (диметр капли 150-200 мкм) впрыскивается в зону впускного окна 53 компрессорной полости 51 (фиг.4-7). Ударяясь о стенки компрессорной полости 51 капли дробятся до диаметра порядка 50-100 мкм и увлекаются потоком воздуха, проходящего через компрессорную полость 51. При этом происходит нагрев топлива сжатым горячим воздухом и его активное испарение. Таким образом, к каналу 36 и впускному отверстию 35 пусковой форсунки 6 практически поступает смесь горячего сжатого воздуха и паров топлива.At the same time, fuel entering the pump cavity 52 from line 5 (Fig. 2) through the suction line 54 is sucked into it when the pump cavity 52 is enlarged, and when reduced, it is compressed to a high pressure determined by the cross section of the discharge line 56, and in the form of coarse droplets ( droplet diameter 150-200 μm) is injected into the inlet area 53 of the compressor cavity 51 (Figs. 4-7). Hitting the walls of the compressor cavity 51, the droplets are crushed to a diameter of about 50-100 microns and are carried away by the flow of air passing through the compressor cavity 51. In this case, the fuel is heated by compressed hot air and it is actively evaporated. Thus, a mixture of hot compressed air and fuel vapors practically enters the channel 36 and the inlet 35 of the starting nozzle 6.

В дальнейшем, проходя через выпускное отверстие 33 пусковой форсунки 6 и смешиваясь с холодным атмосферным воздухом во впускном коллекторе 24, топливовоздушная смесь, созданная в полости 51, остывает, и при этом часть топлива остается в парообразном состоянии, а часть успевает сконденсироваться в виде мельчайших капель с диаметром порядка 1-5 мкм.Subsequently, passing through the outlet 33 of the starting nozzle 6 and mixing with cold atmospheric air in the intake manifold 24, the air-fuel mixture created in the cavity 51 cools down, and part of the fuel remains in a vaporous state, and part has time to condense in the form of tiny drops with a diameter of the order of 1-5 microns.

Таким образом, в цилиндры двигателя при пуске попадает следующая смесь: холодный атмосферный воздух + крупные капли холодного топлива из основных топливных электромагнитных форсунок 7 + мельчайшие подогретые капли топлива + пары топлива.Thus, the following mixture gets into the engine cylinders at start-up: cold atmospheric air + large drops of cold fuel from the main fuel electromagnetic injectors 7 + tiny heated drops of fuel + fuel vapor.

При сжатии этой смеси в цилиндре ее температура повышается, что приводит к практически полному испарению мельчайших подогретых капель топлива и незначительному частичному испарению крупных холодных капель топлива. Таким образом, в цилиндре на первых же ходах поршня образуется достаточное для пуска двигателя количество паров топлива за счет несконденсировавшихся паров топлива, образовавшихся в компрессорной полости 51 при испарении топлива, и полностью вторично испарившихся мельчайших частиц топлива, образовавшихся при частичной конденсации паров, образовавшихся в компрессорной полости 51 при подогреве топлива от сжатого горячего воздуха.When this mixture is compressed in a cylinder, its temperature rises, which leads to almost complete evaporation of the smallest heated drops of fuel and insignificant partial evaporation of large cold drops of fuel. Thus, in the cylinder at the very first strokes of the piston, a sufficient quantity of fuel vapor is formed for starting the engine due to non-condensing fuel vapor generated in the compressor cavity 51 during the evaporation of fuel and completely secondarily evaporated tiny fuel particles formed during partial condensation of the vapor formed in the compressor cavity 51 when heating fuel from compressed hot air.

После успешного пуска двигателя выключатель зажигания 21 (фиг.1) переводится в среднее по чертежу положение. При этом отключается стартер и пусковая форсунка 6 с малорасходным компрессором 28 и дожимающим насосом 27 (фиг.2).After a successful start of the engine, the ignition switch 21 (Fig. 1) is transferred to the average position in the drawing. When this is turned off, the starter and the starting nozzle 6 with low consumption compressor 28 and booster pump 27 (figure 2).

Использование для привода компрессора и насоса асинхронного электродвигателя позволяет обеспечить безопасность работы системы пуска двигателя внутреннего сгорания, т.к. в таком электродвигателе отсутствуют скользящие электрические контакты, в связи с чем попадание паров топлива в полость электродвигателя безопасно.Using an asynchronous electric motor to drive the compressor and pump allows ensuring the safety of the start-up system of the internal combustion engine, as in such an electric motor there are no sliding electrical contacts, and therefore, the ingress of fuel vapor into the cavity of the electric motor is safe.

При использовании электродвигателя постоянного тока (фиг.8) зона электродвигателя отделена от комбинированной конструкции воздушного компрессора 28 и дожимающего насоса 27 непроницаемой для паров топлива пластиной 64, в связи с чем возможное искрение щеток 68 о коллектор 69 не может вызвать возгорание топлива.When using a direct current electric motor (Fig. 8), the electric motor zone is separated from the combined structure of the air compressor 28 and the booster pump 27 with a plate 64 impermeable to fuel vapor, and therefore the possible brush sparking 68 about the collector 69 cannot cause fuel ignition.

Принцип работы конструкции, изображенной на фиг.8, аналогичен вышеописанной с асинхронным электродвигателем. Разница состоит в способе передачи крутящего момента от вала 65 электродвигателя к приводному валу 59. Если при использовании асинхронного электродвигателя это общий вал (поз.45 на фиг.3), то в данном случае (фиг.8) передача крутящего момента происходит путем взаимодействия магнитных полей постоянных магнитов 61 и 63 - при вращении постоянных магнитов 63 вместе с валом 65 и дисковой полумуфтой 60 их магнитное поле увлекает за собой постоянные магниты 61, установленные на дисковой полумуфте 60 и приводном валу 59.The principle of operation of the structure depicted in Fig. 8 is similar to that described above with an induction motor. The difference lies in the method of transmitting torque from the motor shaft 65 to the drive shaft 59. If, when using an asynchronous electric motor, this is a common shaft (key 45 in Fig. 3), then in this case (Fig. 8), the torque is transmitted by the interaction of magnetic fields of permanent magnets 61 and 63 - when the permanent magnets 63 rotate together with the shaft 65 and the disk coupling half 60, their magnetic field entrains the permanent magnets 61 mounted on the disk coupling half 60 and the drive shaft 59.

Таким образом, в предложенной конструкции в отличие от известных при пуске двигателя внутреннего сгорания с системой впрыска топлива при низкой температуре окружающей среды на первых же ходах поршней в цилиндрах создается большое количество паров топлива, способных к быстрому воспламенению, обеспечивающему легкий пуск двигателя. В то же время в известных системах в условиях низких зимних температур это количество паров незначительно, что ведет к затруднению при пуске двигателя и даже к невозможности пуска без предварительного внешнего прогрева, что далеко не всегда возможно, а очень часто и не безопасно при применении для прогрева двигателя открытого пламени.Thus, in the proposed design, in contrast to the ones known when starting an internal combustion engine with a fuel injection system at a low ambient temperature, a large number of fuel vapors are created in the first strokes of the pistons in the cylinders, which are capable of rapid ignition, providing easy engine start-up. At the same time, in known systems at low winter temperatures this amount of vapor is insignificant, which makes it difficult to start the engine and even the inability to start without preliminary external heating, which is far from always possible, and very often not safe when used for heating open flame engine.

То есть, предложенная система впрыска топлива обеспечивает повышение работоспособности и надежности пуска двигателей с системой впрыска топлива в условиях низких зимних температур.That is, the proposed fuel injection system improves the efficiency and reliability of starting engines with a fuel injection system in low winter temperatures.

Claims

1. A system for injecting fuel into a spark ignition type internal combustion engine, comprising a fuel tank connected via a suction line to a low pressure fuel pump, the discharge line of which is connected to the working and starting nozzles, the latter having an inlet and an outlet and connected to an electric system power supply via thermal relay, characterized in that between the low pressure fuel pump and the starting nozzle there is a booster pump with inlet and outlet lines and an air comp an essor having a working chamber connected to the suction and discharge lines, wherein the suction line of the booster pump is connected to the discharge line of the low pressure pump, and the discharge line of the booster pump is connected to the compressor working chamber, the discharge line of which is connected to the inlet of the starting nozzle, and the suction line - with the atmosphere.

2. The fuel injection system according to claim 1, characterized in that the air compressor and booster pump have a common drive shaft, and this shaft is connected to the rotor of the drive motor connected to the electric power supply system of the starting nozzle.

3. The fuel injection system according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the drive motor is connected to the electric power system through an alternating voltage generator (multivibrator) and contains a stator with electrical windings and a rotor with squirrel-cage electrical windings.

4. The fuel injection system according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the common drive shaft of the booster pump and air compressor is equipped with a magnetic coupling, and the rotor of the drive electric motor has a response magnetic coupling, and a partition that is not permeable to fuel vapor is installed between these coupling halves from non-magnetic material.

5. The fuel injection system according to claim 1, characterized in that the air compressor and booster pump have a common cylinder with an eccentrically located rotor connected to a drive motor, and two dividing plates spring-loaded in the direction of the rotor installed in the cylinder body perpendicular to it a cylindrical generatrix with the formation in the cylinder of two unequal cavities, the largest of which is the working chamber of the air compressor, and the smaller is the working chamber of the booster pump, and the working chamber of the air compressor contains a suction window connected to the atmosphere and a discharge valve connected to the inlet of the starting nozzle, and the working chamber of the booster pump has two self-acting valves, one of which is suction and connected to the discharge line of the low pressure pump, and the other valve - discharge connected to the working chamber of the air compressor.