Устройство впрыскивания топлива с электронным управлением

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к топливной системе, и предназначена для подачи топлива во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Топливная система - это незаменимый элемент современного автомобиля. Она обеспечивает появление горючего в цилиндрах двигателя. В состав системы входит бензобак, топливный насос, форсунка, распылитель.
Насос выполняет транспортную функцию, нагнетает топливо.
В современных двигателях, работающих на бензине, устанавливается система впрыскивания топлива в воздушный поток.
Дозирование и своевременную подачу топлива, его распыление в камере сгорания (впускном коллекторе) и образование топливно-воздушной смеси обеспечивает форсунка.
Распылитель, а именно диаметр, расположение и форма отверстий распылителя влияют на управление струей топлива и через нее на выходную мощность двигателя, расход топлива и выброс вредных веществ.
Существует два типа системы подачи бензина к форсункам:
- блок топливоподачи располагается в топливном баке;
- весь блок или отдельные узлы располагаются вне топливного бака.
В случае установки фильтров (системы очистки) перед бензонасосом, возникает вероятность засорения фильтров и образования паровых пробок, а также нарушения топливоподачи.
Известны электронные насос-форсунки компании Delphi. Они заменяют раздельные топливный насос и форсунку. Такие насос-форсунки с электронным блоком включают в себя в одном корпусе насосный элемент, форсунку и силовой привод. Но эти форсунки разработаны для дизельных двигателей.
Применение насос-форсунки позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива, выбросы вредных веществ, а также уровень шума.
Известны насос-форсунки закрытого типа с плунжерным насосом высокого давления, который приводится в действие от кулачка распредвала.
Насос-форсунка оснащается сливным каналом с быстродействующим электрогидравлическим клапаном. Конструкция представляет комбинацию - плунжерный насос, закрытая гидромеханическая форсунка, электроуправляемый сливной канал. Обеспечивает послойный впрыск бензина - отдельными, строго дозированными порциями.
Недостатки таких конструкций весьма существенны: они содержат дорогостоящие сложные механические устройства; способствуют появлению значительного количества оксидов азота в выхлопных газах двигателя, бороться с которыми трудно. (http://altay-krylov.ru/ch_fors_vpry_topl.html)
http://kulibinsclub.ru/logs/blogeerinform/btnzinovye-forsunki.html
Известна топливная форсунка по патенту WO 2014066696 (А); F02M 51/02, F02M 57/02 (Приоритет US 201261718524 P 20121025, заявитель PICOSPRAY LLC), принятая в качестве прототипа. Данная топливная форсунка установлена в впускном коллекторе и соединяется с топливным баком двумя трубками, одна из которых служит для подвода топлива из бака. Вторая трубка также подсоединена к топливному баку, но служит для отвода пузырей паров топлива, которые образуются при работе форсунки в условиях повышенных внешних температур.
Недостатком описываемой конструкции является то, что при сильном повышении внешней температуры скорость образования паровых пузырей повышается и может возникнуть паровая пробка, которая нарушит работу форсунки, а именно, топливоподачу.
В основу заявляемой полезной модели положена задача устранения недостатков конструкции прототипа, то есть создание устройства, конструкция которого исключает образование паровых пробок в топливной системе.
Технический результат - улучшение топливоподачи и, тем самым, обеспечение эксплуатационной надежности двигателя.
Поставленная задача решается следующим образом:
Предложено устройство впрыскивания топлива с электронным управлением, включающее распылитель с подпружиненным шариковым клапаном, соединенный с топливным насосом, содержащим электромагнитный привод плунжера, плунжер с установленным в нем запорным подпружиненным клапаном, подплунжерную полость и подпружиненный нагнетательный шариковый клапан, причем топливный насос и распылитель выполнены раздельно и соединены гибким топливопроводом-удлинителем, при этом топливный насос расположен на топливном баке, а распылитель установлен во впускном коллекторе.
Таким образом, в заявляемой конструкции топливный насос расположен на топливном баке, а во впускном коллекторе установлен только распылитель, в конструкции использован гибкий топливопровод-удлинитель.
Устройство впрыскивания топлива управляется при помощи специальной программы в блоке, управляющем двигателем автомобиля. Только по сигналам датчиков-контролеров электроблок дает команду на впрыск топлива.
Такая конструкция имеет следующие преимущества:
1. Уменьшение подогрева устройства, так как оно расположено дальше от нагреваемых деталей двигателя;
2. Те паровые пузыри, которые все-таки образуются при работе устройства, гораздо легче уходят в топливный бак из-за отсутствия длинных трубок;
3. В топливопроводе между топливным насосом и распылителем парообразование маловероятно, так как топливо там находится под избыточным давлением.
Кроме того, в предложенной конструкции во впускном коллекторе размещается не топливный насос, а только распылитель, который имеет более компактные размеры, что облегчает его компоновку и освобождает дополнительное пространство для других агрегатов ДВС.
Полезная модель поясняется следующими чертежами и схемами:
Фиг. 1 - Схема системы питания транспортного средства;
Фиг. 2 - Схема устройства впрыскивания топлива с электронным управлением;
Фиг. 3 - Схема работы устройства впрыскивания топлива с электронным управлением
Система питания автомобиля состоит из топливного бака 1, расположенного на нем топливного насоса 2, соединенного гибким топливопроводом-удлинителем 3 с распылителем 4, установленным в впускном коллекторе 5, прикрепленном одним концом к ДВС 6, а другим - к дроссельной заслонке 7. Топливный насос 2 содержит электромагнитный привод плунжера 8, плунжер 9 с установленным в нем запорным подпружиненным клапаном 10, подплунжерную полость 11, подпружиненный шариковый клапан 12 и подпружиненный шариковый клапан 13.
Устройство впрыскивания топлива с электронным управлением работает следующим образом:
I - Начальное положение перед впрыском. Топливо из бака 1 поступает через открытый подпружиненный запорный клапан 10 в подплунжерную полость 11. Электромагнитный привод плунжера 8 выключен. Давление в подплунжерной полости 11 равно давлению топлива в баке 1. Подпружиненные шариковые клапаны 12 и 13 закрыты.
II - Под действием электромагнитного привода 8 плунжер 9 начинает двигаться вниз. Запорный клапан 10 закрывается и в подплунжерной полости 11 начинает повышаться давление.
III - Когда сила действия давления в подплунжерной полости 11 превышает силу открытия подпружиненного шарикового клапан 12, он открывается и топливо начинает заполнять гибкий топливопровод 3.
IV - Плунжер 9 продолжает двигаться вниз, давление в топливопроводе 3 повышается, открывается подпружиненный шариковый клапан 13 и происходит впрыск топлива.
После того, как выключается напряжение на электромагнитном приводе 8, плунжер 9 возвращается в исходное состояние, подпружиненные шариковые клапаны 12 и 13 закрываются, запорный клапан 10 открывается и в подплунжерную полость 11 попадает топливо из бака 1.
Затем происходит возврат в состояние I.
Таким образом, реализация полезной модели решает все поставленные авторами задачи.