RU2298683C2 - Method of and device for delivery of fuel and control of fuel delivery to nozzle of internal combustion engine - Google Patents

Method of and device for delivery of fuel and control of fuel delivery to nozzle of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2298683C2
RU2298683C2 RU2005120624/06A RU2005120624A RU2298683C2 RU 2298683 C2 RU2298683 C2 RU 2298683C2 RU 2005120624/06 A RU2005120624/06 A RU 2005120624/06A RU 2005120624 A RU2005120624 A RU 2005120624A RU 2298683 C2 RU2298683 C2 RU 2298683C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
working volume
nozzle
pressure
delivery
Prior art date
Application number
RU2005120624/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Георгиевич Крупский (RU)
Михаил Георгиевич Крупский
Валерий Евгеньевич Кузин (RU)
Валерий Евгеньевич Кузин
Эдуард Валентинович Широких (RU)
Эдуард Валентинович Широких
Александр Дмитриевич Головачев (RU)
Александр Дмитриевич Головачев
Андрей Генрихович Сегалла (RU)
Андрей Генрихович Сегалла
Геннадий Николаевич Галанов (RU)
Геннадий Николаевич Галанов
Алексей Яковлевич Сафронов (RU)
Алексей Яковлевич Сафронов
Виталий Михайлович Климашин (RU)
Виталий Михайлович Климашин
Виктор Георгиевич Никифоров (RU)
Виктор Георгиевич Никифоров
Original Assignee
Московский государственный открытый университет (МГОУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский государственный открытый университет (МГОУ) filed Critical Московский государственный открытый университет (МГОУ)
Priority to RU2005120624/06A priority Critical patent/RU2298683C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2298683C2 publication Critical patent/RU2298683C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.
SUBSTANCE: proposed method of delivery and control of fuel delivery to nozzle of internal combustion engine by high-pressure fuel pump comes to filling pump working volume with fuel at moderate pressure, sealing of said working volume and subsequent compression of fuel in volume by forced reduction according to operating conditions of engine, directing of fuel from working volume into nozzle after attaining of injection pressure and proceeding with out of fuel at injection pressure from working volume by subsequent decreasing and also changing phases of beginning of compression and end of forcing out of fuel and value of cyclic delivery. Reduction of working volume is provided by cubic strain of piezopack consisting of set of elements made of piezoelectric material and arranged inside working volume by delivering electric signals to piezopack, value of cyclic delivery of fuel is provided by corresponding frequency and duty factor of electric signals. Device for implementing the method is high-pressure fuel pump consisting of housing with variable working volume changed according to operating conditions of engine. Working volume has cyclic hydraulic couplings set by means of moderate pressure main line with feed pump in process of filling of working volume with fuel and by means of high-pressure main line through return value with nozzle in process of fuel delivery to nozzle. Design peculiarity is that working volume consists of at least one chamber accommodating piezopack consisting of set of elements made of piezoelectric material, piezopack being electrically coupled with control signal generator, working volume is hydraulically coupled with moderate pressure main line through return value and additionally coupled by channel with bleed valve at filling of fuel. Pump housing is arranged on engine so that channel is in upper point of working volume.
EFFECT: improved reliability, simplified design of high-pressure fuel pump, enlarged range of fuel delivery control.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к осуществлению нагнетания и регулирования подачи топлива в форсунку двигателя внутреннего сгорания (ДВС).The invention relates to engine building, in particular to the implementation of forcing and regulating the supply of fuel to the nozzle of an internal combustion engine (ICE).

Известен способ нагнетания и регулирования подачи топлива в форсунку двигателя внутреннего сгорания (Двигатели внутреннего сгорания; устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для студентов втузов, обучающихся по специальности "Двигатели внутреннего сгорания" / В.П.Алексеев, Н.А.Иващенко, В.И.Ивин и др. Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 288 с.(с.149-150)) топливным насосом высокого давления (ТНВД) путем заполнения его рабочего объема топливом умеренного давления, герметизации рабочего объема, последующего сжатия топлива в рабочем объеме путем его принудительного уменьшения в соответствии с режимом работы двигателя, направления топлива из рабочего объема в форсунку после достижения давления впрыска и продолжения выталкивания топлива с давлением впрыска из рабочего объема путем дальнейшего его уменьшения, а также изменения фаз начала сжатия и окончания выталкивания топлива и величины его цикловой подачи.A known method of pumping and regulating the supply of fuel to the nozzle of an internal combustion engine (Internal combustion engines; device and operation of piston and combined engines. A textbook for university students studying the specialty "Internal combustion engines" / V.P. Alekseev, N.A. Ivaschenko , V.I. Ivin, etc. Under the editorship of A.S. Orlin, M.G. Kruglova - 3rd ed., Revised and additional - M .: Mechanical Engineering, 1980.- 288 p. (P. 149-150)) with a high-pressure fuel pump (TNVD) by filling its working volume with moderate-pressure fuel, sealing the working volume, subsequent compression of the fuel in the working volume by forcing it to decrease in accordance with the engine operating mode, directing the fuel from the working volume to the nozzle after reaching the injection pressure and continuing to eject the fuel with the injection pressure from the working volume by further reducing it, as well as changing the phases the beginning of compression and the end of the fuel ejection and the magnitude of its cyclic supply.

Известное устройство нагнетания и регулирования подачи топлива в форсунку двигателя внутреннего сгорания (Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для студентов втузов, обучающихся по специальности "Двигатели внутреннего сгорания" / В.П.Алексеев, Н.А.Иващенко, В.И.Ивин и др. Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Крутлова - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 288 с.(с.149-150)) включает традиционный топливный насос высокого давления, состоящий из корпуса, содержащего прецизионную плунжерную пару, состоящую из втулки и плунжера, посредством которой образован рабочий объем переменной величины, имеющий циклически осуществляемые гидравлические связи посредством магистрали умеренного давления топлива с питающим насосом в период наполнения топливом рабочего объема и посредством нагнетательной магистрали высокого давления через обратный клапан с форсункой в период подачи на нее топлива, при этом на прецизионно сопряженной с центральным отверстием втулки периферийной поверхности плунжера выполнены отсечные кромки заданной конфигурации и втулка имеет радиальные сквозные отверстия, осуществляющие гидравлическую связь рабочего объема с магистралью умеренного давления, а также кинематически сопряженный с плунжером кулачковый привод с кулачком заданного рабочего профиля и имеющий жесткую фазовую связь с коленчатым валом двигателя.Known device for injecting and regulating the supply of fuel to the nozzle of an internal combustion engine (Internal combustion engines: Design and operation of piston and combined engines. A textbook for university students studying the specialty "Internal combustion engines" / V.P. Alekseev, N.A. Ivaschenko , V.I. Ivin, etc. Under the editorship of A.S. Orlin, M.G. Krutlova - 3rd ed., Revised and supplemented - M .: Mechanical Engineering, 1980.- 288 p. (P. 149-150)) includes a traditional high-pressure fuel pump, consisting of a housing containing a precision plunger aru, consisting of a sleeve and a plunger, by means of which a variable displacement volume is formed, having cyclically hydraulic connections through the moderate fuel pressure line with the feed pump during the filling of the working volume with fuel and through the high pressure discharge line through the non-return valve with the nozzle during the fuel, while on the peripheral surface of the plunger precision mated to the central bore of the sleeve, cut-off edges of The configuration and the sleeve have radial through holes that provide hydraulic connection of the working volume with a moderate pressure line, as well as a cam drive kinematically coupled to the plunger with a cam of a given working profile and having a rigid phase connection with the crankshaft of the engine.

Недостаток известного способа и устройства заключается в необходимости использования для их осуществления прецизионной плунжерной пары, склонной к задирам по различным причинам и имеющей низкий ресурс, что снижает надежность работы и удорожает конструкцию и эксплуатацию двигателя.The disadvantage of this method and device is the need to use for their implementation of a precision plunger pair, prone to scuffing for various reasons and having a low resource, which reduces the reliability and increases the cost of design and operation of the engine.

Другим недостатком является жесткое регулирование подачи топлива в форсунку, традиционно определяемое сочетанием неизменного геометрического соотношения диаметра и хода плунжера, конфигурацией его отсечных кромок, а также кинематикой кулачкового привода и профилем управляющего кулачка. При этом указанные параметры оптимизируются, как правило, для одного номинального режима работы двигателя, что не позволяет получать оптимальные характеристики впрыскивания топлива на остальных режимах его работы и таким образом обуславливает ухудшение эксплуатационной экономичности двигателя, что особенно важно для транспортных двигателей, эксплуатируемых в широком диапазоне режимов работы по внешней характеристике.Another disadvantage is the tight regulation of the fuel supply to the nozzle, traditionally determined by the combination of a constant geometric ratio of the diameter and stroke of the plunger, the configuration of its cut-off edges, as well as the kinematics of the cam drive and the profile of the control cam. Moreover, these parameters are optimized, as a rule, for one nominal engine operation mode, which does not allow to obtain optimal fuel injection characteristics in the remaining modes of its operation and thus leads to a deterioration in the operational efficiency of the engine, which is especially important for transport engines operating in a wide range of modes work on the external characteristics.

Использование для регулирования подачи топлива дополнительных устройств, например, различного рода дросселей или перепускных электроуправляемых клапанов, с помощью которых осуществляется управляемый перепуск топлива из рабочего объема (надплунжерной полости) топливного насоса высокого давления на слив, хотя и обеспечивает регулирование характеристик впрыскивания топлива форсункой, но требует для этого переразмеренной максимальной цикловой подачи топлива, что снижает механический КПД двигателя и, кроме того, не избавляет конструкцию топливного насоса высокого давления от низконадежной и дорогостоящей плунжерной пары.The use of additional devices, for example, various types of throttles or electrically operated bypass valves, for controlling fuel bypass from the working volume (supraplunger cavity) of the high pressure fuel pump to drain, although it provides control of the fuel injection characteristics by the nozzle, requires for this, the oversized maximum cyclic fuel supply, which reduces the mechanical efficiency of the engine and, in addition, does not eliminate the design High pressure fuel pump from a low-reliability and expensive plunger pair.

Задачей изобретения является повышение надежности конструкции и расширение технологических возможностей топливного насоса высокого давления по регулированию подачи топлива в форсунку.The objective of the invention is to increase the reliability of the design and expand the technological capabilities of the high-pressure fuel pump for regulating the flow of fuel into the nozzle.

Поставленная задача достигается тем, что в способе нагнетания и регулирования подачи топлива в форсунку двигателя внутреннего сгорания топливным насосом высокого давления путем заполнения его рабочего объема, последующего сжатия топлива в рабочем объеме путем его уменьшения в соответствии с режимом работы двигателя, направления топлива из рабочего объема в форсунку после достижения давления впрыска и продолжения выталкивания топлива с давлением впрыска из рабочего объема путем его дальнейшего уменьшения, а также изменения фаз начала сжатия и окончания выталкивания топлива и величины его цикловой подачи согласно предлагаемому изобретению уменьшение рабочего объема обеспечивается объемной деформацией пьезопакета, состоящего из набора элементов из пьезоэлектрического материала и расположенного внутри рабочего объема, путем подачи на пьезопакет электрических сигналов, при этом величина цикловой подачи топлива обеспечивается соответствующими частотой и коэффициентом заполнения электрических сигналов.The problem is achieved in that in the method of forcing and regulating the supply of fuel to the nozzle of the internal combustion engine with a high pressure fuel pump by filling its working volume, then compressing the fuel in the working volume by reducing it in accordance with the engine operating mode, directing the fuel from the working volume to nozzle after reaching the injection pressure and continuing to eject the fuel with the injection pressure from the working volume by further decreasing it, as well as changing the phases and the compression and completion of the fuel ejection and the magnitude of its cyclic supply according to the invention, the decrease in the working volume is ensured by the volumetric deformation of the piezoelectric package, consisting of a set of elements from the piezoelectric material and located inside the working volume, by applying electric signals to the piezoelectric package, while the magnitude of the cyclic fuel supply is ensured by the corresponding frequency and duty cycle of electrical signals.

Величина цикловой подачи топлива может дополнительно обеспечиваться изменением количества и последовательности задействуемых пьезопакетов путем подачи на них соответствующих электрических сигналов.The magnitude of the cyclic fuel supply can be additionally provided by changing the number and sequence of the piezo packets involved by supplying them with the corresponding electrical signals.

Поставленная задача достигается также тем, что в устройстве для осуществления способа нагнетания и регулирования подачи топлива в форсунку двигателя внутреннего сгорания, представляющем собой топливный насос высокого давления, состоящий из корпуса, в котором имеется рабочий объем переменной величины, изменяемый в соответствии с режимом работы двигателя, при этом рабочий объем имеет циклически осуществляемые гидравлические связи соответственно посредством магистрали умеренного давления с питающим насосом в период заполнения рабочего объема топливом и посредством магистрали высокого давления через обратный клапан с форсункой в период подачи на нее топлива, согласно предлагаемому изобретению рабочий объем состоит, по меньшей мере, из одной камеры, в которой размещен пьезопакет, состоящий из набора элементов из пьезоэлектрического материала, пьезопакет электрически связан с генератором управляющих сигналов, рабочий объем гидравлически связан с магистралью умеренного давления через обратный клапан и дополнительным каналом с дренажным клапаном выпуска воздуха при заполнении топливом, а корпус насоса расположен на двигателе таким образом, чтобы канал находился в верхней точке рабочего объема.The task is also achieved by the fact that in the device for implementing the method of pumping and regulating the supply of fuel to the nozzle of an internal combustion engine, which is a high pressure fuel pump, consisting of a housing in which there is a variable displacement volume, variable in accordance with the engine operating mode, at the same time, the working volume has cyclically carried out hydraulic connections, respectively, through the moderate pressure line with the feed pump during the filling period volume of fuel and through a high-pressure line through a non-return valve with a nozzle during the fuel supply period, according to the invention, the working volume consists of at least one chamber in which a piezoelectric package consisting of a set of elements from a piezoelectric material is placed, the piezoelectric package is electrically connected to the control signal generator, the working volume is hydraulically connected to the moderate pressure line through a non-return valve and an additional channel with an air exhaust drain valve filling the fuel pump housing and located on the engine in such a way that the channel is in the upper point of the working volume.

В другом варианте устройства рабочий объем может состоять из нескольких сообщающихся между собой камер, в каждой из которых размещается свой пьезопакет, электрически связанный с генератором управляющих сигналов. Замена прецизионной плунжерной пары пьезопакетом объемной деформации для осуществления нагнетания топлива упрощает конструкцию, повышает надежность работы топливного насоса высокого давления и делает его ресурс практически неограниченным.In another embodiment of the device, the working volume may consist of several interconnected chambers, each of which has its own piezoelectric package, electrically connected to the control signal generator. Replacing a precision plunger pair with a piezoelectric package of volumetric deformation for fuel injection simplifies the design, increases the reliability of the high-pressure fuel pump and makes its life almost unlimited.

Топливный насос высокого давления на основе электроуправляемого пьезопакета объемной деформации обеспечивает предельно высокую гибкость управления характеристиками впрыскивания топлива путем регулирования цикловой подачи топлива за счет возможности управления объемным расширением пьезопакета путем подачи на него соответствующего электрического сигнала, формируемого генератором электрических сигналов в соответствии с заданным режимом работы двигателя, параметры которого контролируются набором датчиков.A high-pressure fuel pump based on an electrically controlled piezoelectric package of volumetric deformation provides extremely high flexibility in controlling the characteristics of fuel injection by controlling the cyclic fuel supply due to the ability to control the volumetric expansion of the piezoelectric package by supplying it with an appropriate electrical signal generated by an electric signal generator in accordance with a given engine operating mode, whose parameters are controlled by a set of sensors.

Возможность реализации на любых режимах цикловой подачи топлива обеспечивает максимально возможный КПД топливного насоса высокого давления во всем диапазоне эксплуатационных режимов, так как нет необходимости осуществлять частичное заполнение рабочего объема или перепуск из него топлива на слив, свойственные традиционным топливным насосам высокого давления с плунжерными парами.The possibility of realizing any cycle modes of fuel supply ensures the highest possible efficiency of the high-pressure fuel pump in the entire range of operating modes, since there is no need to partially fill the working volume or transfer fuel from it to the drain, which are typical of traditional high-pressure fuel pumps with plunger pairs.

Использование обратного клапана в магистрали умеренного давления обеспечивает автоматическую отсечку и герметизацию рабочего объема при объемном расширении пьезопакета, обеспечивающего сжатие и увеличение давления топлива в рабочем объеме.The use of a non-return valve in the moderate pressure line provides automatic shut-off and sealing of the working volume with volume expansion of the piezoelectric packet, which provides compression and increase in fuel pressure in the working volume.

Применение дополнительного дренажного клапана, расположенного в канале, гидравлически связывающего рабочий объем со сливом, обеспечивает автоматическое удаление воздуха из рабочего объема в период его наполнения, что особенно необходимо в начальный период работы топливного насоса высокого давления при пуске двигателя, а также герметизацию рабочего объема и его отсечку от слива за счет автоматического запирания клапана динамическим напором топлива в период нарастания давления в рабочем объеме. При этом для большей надежности удаления воздуха корпус топливного насоса высокого давления следует устанавливать на двигателе таким образом, чтобы канал отвода воздуха располагался в самой верхней точке рабочего объема.The use of an additional drain valve located in the channel, hydraulically connecting the working volume with the drain, provides automatic removal of air from the working volume during its filling, which is especially necessary in the initial period of operation of the high pressure fuel pump when starting the engine, as well as sealing the working volume and its cutoff from discharge due to automatic locking of the valve by dynamic fuel pressure during the period of pressure increase in the working volume. At the same time, for greater reliability of air removal, the high pressure fuel pump housing should be mounted on the engine so that the air exhaust channel is located at the highest point of the displacement.

На фиг.1 приведена схема устройства для реализации способа нагнетания и регулирования подачи топлива; на фиг.2 и 3 показано устройство и два рабочих положения дренажного клапана для выпуска из рабочего объема воздуха; на фиг.4 приведен пример варианта устройства, обеспечивающего дополнительные возможности регулирования параметров топливоподачи.Figure 1 shows a diagram of a device for implementing the method of injection and regulation of fuel supply; figure 2 and 3 shows the device and two operating positions of the drain valve for the release of the working volume of air; figure 4 shows an example of a variant of the device that provides additional options for regulating the parameters of the fuel supply.

Устройство (фиг.1) представляет собой топливный насос высокого давления, состоящего из жесткого корпуса 1, герметично закрываемого крышкой 2. В корпусе 1 выполнена полость, например, в виде глухого цилиндрического отверстия, рабочего объема 3, в котором размещен пьезопакет 4, состоящий из набора тонких, гальванически связанных между собой пластин из пьезоэлектрического материала. Рабочий объем 3 гидравлически посредством питающей магистрали 5 умеренного давления и нагнетательной магистрали 6 через собственные обратные клапаны 7 и 8 связан соответственно с питающим насосом (не показан) и форсункой 9.The device (Fig. 1) is a high-pressure fuel pump, consisting of a rigid housing 1, hermetically sealed by a cover 2. In the housing 1, a cavity is made, for example, in the form of a blind cylindrical hole, a working volume of 3, in which a piezoelectric packet 4, consisting of a set of thin, galvanically connected plates of piezoelectric material. The working volume 3 is hydraulically connected through the supply line 5 of moderate pressure and the discharge line 6 through its own non-return valves 7 and 8, respectively, connected to the feed pump (not shown) and the nozzle 9.

Для удаления воздуха из рабочего объема 3 при наполнении его топливом, что особенно важно в период пуска двигателя, в корпусе 1 предусмотрен канал 10, гидравлически связанный со сливом 11 через дренажный клапан 12. Для большей надежности удаления воздуха выход канала 12 из рабочего объема 3 осуществляется в его верхней точке, что может быть достигнуто конфигурацией рабочего объема 3 либо соответствующей установкой корпуса 1 относительно двигателя (на схеме, фиг.1, изображен вариант установки корпуса 1 с наклоном относительно вертикали).To remove air from the working volume 3 when filling it with fuel, which is especially important during the start-up of the engine, a channel 10 is provided in the housing 1, which is hydraulically connected to the drain 11 through the drain valve 12. For greater reliability of air removal, the output of the channel 12 from the working volume 3 is carried out at its upper point, which can be achieved by the configuration of the working volume 3 or the corresponding installation of the housing 1 relative to the engine (in the diagram, figure 1, shows the installation of the housing 1 with an inclination relative to the vertical).

Пьезопакет 4 имеет электрическую связь 13 с генератором управляющих сигналов (ГУС) 14.Piezo package 4 has an electrical connection 13 with a control signal generator (HUS) 14.

Дренажный клапан (фиг.2, 3) схематично состоит из корпуса 12, в котором размещен традиционный прецизионный запорный элемент 15, гидравлически связанный в нормально открытом положении со сливом 11 посредством своих центрального и радиальных каналов, а также кольцевой проточки 16 корпуса 12. Нормально открытое положение запорного элемента 15 обеспечивается пружиной 17, а в его центральном канале установлен дроссель 18.The drain valve (FIGS. 2, 3) schematically consists of a housing 12 in which a traditional precision locking element 15 is placed, hydraulically connected in a normally open position with a drain 11 through its central and radial channels, as well as an annular groove 16 of the housing 12. Normally open the position of the locking element 15 is provided by the spring 17, and a throttle 18 is installed in its central channel.

Во втором варианте устройства (фиг.4) топливный насос высокого давления выполнен в виде блочной конструкции, в корпусе 1 которой содержится несколько отдельных гидравлически связанных между собой, например, одинаковой конфигурации, полостей рабочих объемов 3, в каждом из которых размещен свой пьезопакет 4, имеющий индивидуальную электрическую связь 13 с ГУС 14.In the second embodiment of the device (Fig. 4), the high-pressure fuel pump is made in the form of a block design, in the housing 1 of which there are several separate hydraulically interconnected, for example, of the same configuration, cavities of working volumes 3, each of which has its own piezoelectric package 4, having an individual electrical connection 13 with the HUS 14.

Предлагаемый способ нагнетания и регулирования подачи топлива в форсунку ДВС и работа устройства для его реализации осуществляются следующим образом.The proposed method of pumping and regulating the supply of fuel to the internal combustion engine nozzle and the operation of the device for its implementation are as follows.

Перед началом работы ТНВД его рабочий объем 3 (фиг.1) из магистрали умеренного давления 5 через обратный клапан 7 заполняется топливом. При этом нежелательно попавший в рабочий объем 3 воздух за счет прокачивания рабочего объема 3 топливом вытесняется через канал 10 и нормально открытый дренажный клапан 12 (фиг.2) на слив 11.Before starting work of the injection pump, its working volume 3 (Fig. 1) from the moderate pressure line 5 is filled with fuel through the check valve 7. In this case, it is undesirable that the air entering the working volume 3 due to pumping of the working volume 3 with fuel is displaced through the channel 10 and the normally open drain valve 12 (Fig. 2) to drain 11.

Затем с учетом заданного режима работы ДВС на основе контроля его рабочих параметров, в частности, частоты вращения и крутящего момента коленчатого вала, давления наддува и др., контролируемых штатным набором датчиков (не показаны), в генераторе управляющих сигналов 14 (фиг.1) формируется электрический сигнал соответствующих фаз и коэффициента заполнения, который подается на пьезопакет 4, в результате чего происходит его объемное расширение.Then, taking into account the specified mode of operation of the internal combustion engine based on the control of its operating parameters, in particular, the rotational speed and torque of the crankshaft, boost pressure, etc., controlled by a standard set of sensors (not shown), in the control signal generator 14 (Fig. 1) an electrical signal is formed of the corresponding phases and duty cycle, which is supplied to the piezoelectric packet 4, as a result of which its volume expansion occurs.

При этом с началом объемного расширения пьезопакета 4 уменьшается рабочий объем 3, в результате чего в последнем происходит увеличение давления топлива, под динамическим напором которого срабатывает дренажный клапан 12, и его запорный элемент 15, сжимая пружину 17, переходит в закрытое положение (фиг.3), отсекая тем самым слив 11 и герметизируя рабочий объем 3. Дальнейшее объемное расширение пьезопакета 4 под действием управляющего электрического сигнала увеличивает давление в герметично закрытой полости рабочего объема 3, при достижении которого величины давления впрыска автоматически открывается обратный клапан 8 и топливо по нагнетательной магистрали 6 направляется в форсунку 9, посредством которой обеспечивается впрыск топлива в камеру сгорания ДВС (не показано). После достижения в рабочем объеме 3 давления впрыска под действием управляющего электрического сигнала продолжается объемное расширение пьезопакета 4 для осуществления заданной величины цикловой подачи топлива.In this case, with the beginning of the volume expansion of the piezoelectric package 4, the working volume 3 decreases, as a result of which the fuel pressure increases, under the dynamic pressure of which the drain valve 12 is activated, and its shut-off element 15, compressing the spring 17, goes into the closed position (Fig. 3 ), thereby cutting off the drain 11 and sealing the working volume 3. Further volume expansion of the piezoelectric packet 4 under the action of the control electric signal increases the pressure in the hermetically sealed cavity of the working volume 3, upon reaching which When the injection pressure is reached, the check valve 8 automatically opens and the fuel is sent to the nozzle 9 along the discharge line 6, by means of which fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine (not shown). After reaching the injection pressure in the working volume 3 under the influence of a control electric signal, the volumetric expansion of the piezoelectric packet 4 continues to realize a given value of the cyclic fuel supply.

Подача топлива контролируется обратной связью ГУС 14 по величине давления топлива в рабочем объеме 3, например, посредством датчика давления (не показан).The fuel supply is controlled by the feedback of the HUS 14 according to the fuel pressure in the working volume 3, for example, by means of a pressure sensor (not shown).

После прекращения подачи управляющего электрического сигнала на пьезопакет 4 последний уменьшает свой объем до исходной величины, давление топлива в рабочем объеме 3 уменьшается до величины остаточного, при этом запорный элемент 15 дренажного клапана 12 возвращается в нормально открытое положение (фиг.2), и ТНВД готов к осуществлению следующего цикла, нагнетанию топлива.After stopping the supply of the control electric signal to the piezoelectric packet 4, the latter reduces its volume to the initial value, the fuel pressure in the working volume 3 decreases to the residual value, while the shut-off element 15 of the drain valve 12 returns to the normally open position (figure 2), and the injection pump is ready to the next cycle, fuel injection.

Подбором площади проходного сечения дросселя 18 и усилия предварительного сжатия пружины 17 (фиг.2, 3) обеспечивается максимальное быстродействие и оптимальные условия дренажа клапана 12.The selection of the flow area of the throttle 18 and the pre-compression force of the spring 17 (figure 2, 3) provides maximum performance and optimal drainage conditions of the valve 12.

Для расширения технологических возможностей управления величиной цикловой подачи топлива возможно использовать конструкцию ТНВД с несколькими рабочими объемами 3 (фиг.4), в каждом из которых размещен свой пьезопакет 4, имеющий индивидуальную электрическую связь 13 с ГУС 14. При этом дополнительно управлять параметрами топливоподачи можно, изменяя число и последовательность электрически задействуемых пьезопакетов.To expand the technological capabilities of controlling the magnitude of the cyclic fuel supply, it is possible to use the design of the high-pressure fuel pump with several working volumes 3 (Fig. 4), each of which has its own piezo package 4, which has an individual electrical connection 13 with the HUS 14. In addition, it is possible to additionally control the fuel supply parameters, changing the number and sequence of electrically actuated piezo packets.

Claims (4)

1. Способ нагнетания и регулирования подачи топлива в форсунку двигателя внутреннего сгорания топливным насосом высокого давления путем заполнения его рабочего объема топливом умеренного давления, герметизации рабочего объема, последующего сжатия топлива в рабочем объеме путем его принудительного уменьшения в соответствии с режимом работы двигателя, направления топлива из рабочего объема в форсунку после достижения давления впрыска и продолжения выталкивания топлива с давлением впрыска из рабочего объема путем его дальнейшего уменьшения, а также изменения фаз начала сжатия и окончания выталкивания топлива и величины его цикловой подачи, отличающийся тем, что уменьшение рабочего объема обеспечивается объемной деформацией пьезопакета, состоящего из набора элементов из пьезоэлектрического материала и расположенного внутри рабочего объема, путем подачи на пьезопакет электрических сигналов, при этом величина цикловой подачи топлива обеспечивается соответствующими частотой и коэффициентом заполнения электрических сигналов.1. The method of pumping and regulating the supply of fuel to the nozzle of an internal combustion engine with a high pressure fuel pump by filling its working volume with moderate pressure fuel, sealing the working volume, then compressing the fuel in the working volume by forcing it to decrease in accordance with the engine operating mode, directing fuel from the working volume in the nozzle after reaching the injection pressure and continuing to eject the fuel with the injection pressure from the working volume by further smart Decrease, as well as changes in the phases of the beginning of compression and the end of the fuel ejection and the magnitude of its cyclic supply, characterized in that the decrease in the working volume is ensured by volumetric deformation of the piezoelectric package, consisting of a set of elements from the piezoelectric material and located inside the working volume, by supplying electric signals to the piezoelectric packet, the magnitude of the cyclic fuel supply is provided by the corresponding frequency and duty cycle of the electrical signals. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величина цикловой подачи топлива дополнительно обеспечивается изменением количества и последовательности задействуемых пьезопакетов путем подачи на них соответствующих электрических сигналов.2. The method according to claim 1, characterized in that the magnitude of the cyclic fuel supply is additionally provided by changing the number and sequence of the piezo packets involved by supplying them with the corresponding electrical signals. 3. Устройство для осуществления способа нагнетания и регулирования подачи топлива в форсунку двигателя внутреннего сгорания представляет собой топливный насос высокого давления, состоящий из корпуса, в котором имеется рабочий объем переменной величины, изменяемый в соответствии с режимом работы двигателя, при этом рабочий объем имеет циклически осуществляемые гидравлические связи соответственно посредством магистрали умеренного давления с питающим насосом в период заполнения рабочего объема топливом и посредством магистрали высокого давления через обратный клапан с форсункой в период подачи на нее топлива, отличающееся тем, что рабочий объем состоит, по меньшей мере, из одной камеры, в которой размещен пьезопакет, состоящий из набора элементов из пьезоэлектрического материала, пьезопакет электрически связан с генератором управляющих сигналов, рабочий объем гидравлически связан с магистралью умеренного давления через обратный клапан и дополнительно каналом с дренажным клапаном выпуска воздуха при заполнении топливом, а корпус насоса расположен на двигателе таким образом, чтобы канал находился в верхней точке рабочего объема.3. The device for implementing the method of pumping and regulating the supply of fuel to the nozzle of an internal combustion engine is a high pressure fuel pump, consisting of a housing in which there is a variable displacement variable, variable in accordance with the engine operating mode, while the displacement is cyclically implemented hydraulic connections, respectively, through the moderate pressure line with the feed pump during the filling of the working volume with fuel and through the line is high pressure through a non-return valve with a nozzle during the fuel supply period, characterized in that the working volume consists of at least one chamber, in which a piezoelectric package consisting of a set of elements from a piezoelectric material is placed, the piezoelectric package is electrically connected to the control signal generator , the working volume is hydraulically connected to the moderate pressure line through a non-return valve and, optionally, by a channel with a drain valve for air discharge when filling with fuel, and the pump housing is located on the engine so so that the channel is at the top of the displacement. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что рабочий объем состоит из нескольких сообщающихся между собой камер, в каждой из которых размещен свой пьезопакет, электрически связанный с генератором управляющих импульсов.4. The device according to claim 3, characterized in that the working volume consists of several interconnected chambers, each of which has its own piezoelectric package, electrically connected to the control pulse generator.
RU2005120624/06A 2005-07-04 2005-07-04 Method of and device for delivery of fuel and control of fuel delivery to nozzle of internal combustion engine RU2298683C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005120624/06A RU2298683C2 (en) 2005-07-04 2005-07-04 Method of and device for delivery of fuel and control of fuel delivery to nozzle of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005120624/06A RU2298683C2 (en) 2005-07-04 2005-07-04 Method of and device for delivery of fuel and control of fuel delivery to nozzle of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2298683C2 true RU2298683C2 (en) 2007-05-10

Family

ID=38108022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005120624/06A RU2298683C2 (en) 2005-07-04 2005-07-04 Method of and device for delivery of fuel and control of fuel delivery to nozzle of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2298683C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531704C2 (en) * 2013-07-30 2014-10-27 Погуляев Юрий Дмитриевич Method of fuel supply control and fuel supply control unit
RU2543909C2 (en) * 2014-04-11 2015-03-10 Погуляев Юрий Дмитриевич Method of fuel supply control and fuel supply unit
RU2706884C2 (en) * 2014-12-15 2019-11-21 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method (embodiments) and distributed fuel injection system under high pressure
RU2710450C2 (en) * 2014-12-30 2019-12-26 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method for fuel system (embodiments) and fuel system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для студентов втузов, обучающихся по специальности "Двигатели внутреннего сгорания". В.П.Алексеев, Н.А.Иващенко, В.И.Ивин и др. / Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980, с.149-150. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531704C2 (en) * 2013-07-30 2014-10-27 Погуляев Юрий Дмитриевич Method of fuel supply control and fuel supply control unit
RU2543909C2 (en) * 2014-04-11 2015-03-10 Погуляев Юрий Дмитриевич Method of fuel supply control and fuel supply unit
RU2706884C2 (en) * 2014-12-15 2019-11-21 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method (embodiments) and distributed fuel injection system under high pressure
RU2710450C2 (en) * 2014-12-30 2019-12-26 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method for fuel system (embodiments) and fuel system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6095118A (en) Fuel injector
EP1533516A4 (en) Control device of high-pressure fuel pump of internal combustion engine
SU743592A3 (en) Fuel pump for diesel
MXPA02002198A (en) Fuel injector assembly and internal combustion engine including same.
RU2298683C2 (en) Method of and device for delivery of fuel and control of fuel delivery to nozzle of internal combustion engine
WO2012050541A1 (en) Internal combustion engine
US20080069712A1 (en) High-Pressure Pump for a Fuel Injection System of an Internal Combustion Engine
JPH0565696B2 (en)
JP2004518901A (en) Single plunger injection pump for common rail fuel injection system
US4418671A (en) Dual solenoid distributor pump
JP2003065184A (en) Operation method of internal combustion engine, computer program, control and/or adjusting device, and fuel system
JP2005533967A (en) Fuel injection device for an internal combustion engine
JP5984303B2 (en) Fuel injection auxiliary device and fuel injection pump provided with fuel injection auxiliary device
RU2330986C2 (en) Fuel feed device
JPH08232848A (en) Bellows pump
CN110892135A (en) Method and device for gas expansion using a reciprocating piston machine
RU2315196C1 (en) Method of and device to supply fuel system pressure accumulator of internal combustion engine
RU2263224C1 (en) Fuel-feed system of internal combustion engine
RU2059862C1 (en) Source of controllable fuel pressure for accumulating fuel system
JPS6312836A (en) Injection rate control device for fuel injection pump
RU2581992C1 (en) Method for reversal internal combustion engine with starter mechanism and hydraulic actuator system of three-valve gas distributor with charging of accumulator of system with liquid from compensation hydraulic accumulator
JP3821027B2 (en) Fuel injection device
RU2215186C1 (en) Compressor with hydraulic drive
JPH0665868B2 (en) Fuel pressure control device
JPS6338639A (en) Fuel injection control device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070705