Способ повышения диспергирования впрыскиваемого топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания однотактным приводом топливной форсунки
METHOD OF INCREASING DISPERSION OF INJECTED FUEL INTO COMBUSTION CHAMBER OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE BY SINGLE-STROKE DRIVE OF FUEL INJECTOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения патент №2422667 «Газоуправляемая топливная форсунка двигателя внутреннего сгорания».
Реферат к патенту 2422667: «Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет упростить кинематическую схему и использовать форсунку во всех типах ДВС. Пневмоуправляемая топливная форсунка двигателя внутреннего сгорания содержит систему управления пневмоуправляемой топливной форсунки, отслеживающую текущее положение поршня двигателя внутреннего сгорания, газораспределитель, поршень привода топливной форсунки, обратный клапан. Пневмоуправляемая топливная форсунка снабжена пневмоаккумулятором, плунжером топливной форсунки и клапаном-отсечкой, служащим для прекращения подачи рабочего тела из камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания в пневмоаккумулятор после его полной зарядки. Пневмоаккумулятор имеет возможность сообщаться через каналы с силовой и возвратной полостями поршня привода форсунки и через обратный клапан с камерой сгорания двигателя внутреннего сгорания. Зарядка пневмоаккумулятора рабочим телом осуществляется из цилиндра двигателя внутреннего сгорания при такте сжатия. Для впрыска топлива плунжером пневмоуправляемой топливной форсунки в цилиндр двигателя внутреннего сгорания система управления пневмоуправляемой топливной форсунки устанавливает газораспределитель в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из пневмоаккумулятора в силовую полость поршня привода топливной форсунки. Для подготовки пневмоуправляемой топливной форсунки в готовность к очередному рабочему циклу система управления пневмоуправляемой топливной форсунки устанавливает газораспределитель в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из пневмоаккумулятора в возвратную полость поршня привода топливной форсунки».
ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Прототип заявленного изобретения обеспечивает подачу топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания (ДВС). В силу того, что поршень привода топливной форсунки и плунжер топливной форсунки обладают определенной массой, давление под плунжером топливной форсунки нарастает пропорционально их ускорению. Это приводит к тому, что начальная доля дозы топлива поступает в камеру сгорания сплошной струей, что оказывает определенное негативное влияние на процесс сгорания топлива. Цель заявленного изобретения - повышение степени диспергирования (распыления), подаваемого в начальной фазе в камеру сгорания топлива.
СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия двухтактного привода топливной форсунки с зарядкой гидроаккумулятора или пневмоаккумулятора привода, далее - аккумулятор, рабочим телом (жидкостью или газом), энергией сжимаемого воздуха или топливной смеси в камере сгорания ДВС. При пуске ДВС (см. фиг. 1) поршень ДВС 1 на такте сжатия сжимает воздух или топливную смесь в камере сгорания ДВС 2, которая давит на левую торцевую поверхность поршня привода насоса 3, в результате чего он движется вправо (по рисунку). Рабочее тело из правой полости поршня насоса 4 через обратный клапан 5 поступает в аккумулятор 6. Зарядка аккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС на цикле сжатия. Дальнейшая подзарядка аккумулятора 6 может происходить и на рабочем такте ДВС. После того как давление рабочего тела в аккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего функционирование привода топливной форсунки, рабочее тело из аккумулятора 6 поступает в нижнюю полость поршня стопора 7 по трубопроводу 8. Поршень стопора 7 и соединенный с ним стопор 9 занимают верхнее положение, и входит в выточку поршня насоса 4, блокируя его движение. Поступление рабочего тела в аккумулятор 6 прекращается. Когда давление рабочего тела в аккумуляторе 6 окажется меньше необходимой величины для срабатывания привода топливной форсунки, пружина стопора 10 преодолевает силу давления рабочего тела в нижней полости поршня стопора 7 и возвращает его в нижнее положение, обеспечивая тем самым возможность дальнейшей подзарядки аккумулятора 6. При очередном цикле подзарядки аккумулятора 6 поршень насоса 4 движется вправо, и рабочее тело в его полости через обратный клапана 5 поступает в аккумулятор 6. Затем на такте всасывания давление в камере сгорания ДВС 2 становится меньше атмосферного и пружина поршня насоса 11 возвращает поршень насоса 4 в левое положение и рабочее тело через обратный клапан 12 всасывается в полость поршня насоса 4 из компенсационного бочка 13.
Для впрыска топлива в камеру сгорания ДВС 2 система управления отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и в момент времени, когда требуется подать топливо в камеру сгорания ДВС 2, устанавливает золотник управления потоком рабочего тела 14 в левое положение. Рабочее тело из аккумулятора 6 по трубопроводам 15, 16 поступает в левую полость поршня привода топливной форсунки 17. Отработавшее рабочее тело из правой полости поршня привода топливной форсунки 17 по трубопроводам 18, 19 и обратный клапан 20 поступает в компенсационный бачок 13. Под действием поступающего рабочего тела поршень привода топливной форсунки 17 движется вправо, соединяется с правым плунжером топливной форсунки 21 и вместе с ним движется вправо. В результате давление топлива в правой полости плунжера топливной форсунки 21 резко возрастает. При этом кинетическая энергия движущихся деталей в определенной степени переходит в энергию сжатия топлива и энергию упругой деформации стенок правой полости плунжера топливной форсунки 21. Топливо по трубопроводу 22 и обратный клапан 23 впрыскивается в камеру сгорания ДВС 2. При этом топливо дополнительно диспергируется, что повышает качество процесса сгорания топлива. Одновременно под действием пружины 24 левый плунжер топливной форсунки 25 движется вправо и топливо из топливного бака (на рисунке не показан) по трубопроводу 26, через обратный клапан 27 и по трубопроводу 28 засасывается в левую полость плунжера топливной форсунки 25. Для очередного цикла впрыска топлива в камеру сгорания ДВС 2 система управления устанавливает золотник управления потоком рабочего тела 14 в правое, как показано на рисунке, положение. Рабочее тело из аккумулятора 6 по трубопроводам 15, 18 поступает в правую полость поршня привода топливной форсунки 17. Поршень привода топливной форсунки 17 движется влево, соединяется с левым плунжером топливной форсунки 25 и вместе с ним движется влево. Топливо из левой полости плунжера форсунки 25 по трубопроводу 28 и обратный клапан 29 впрыскивается в камеру сгорания ДВС 2. Отработавшее рабочее тело из левой полости поршня привода топливной форсунки 17 по трубопроводам 16, 30 и обратный клапан 20 поступает в компенсационный бачок 13. Одновременно под действием пружины 31 топливо из топливного бака по трубопроводу 26, через обратный клапан 32 и по трубопроводу 22 засасывается в правую полость плунжера топливной форсунки 21. Для очередного впрыска топлива в камеру сгорания ДВС 2 система управления действует в уже описанном для движения поршня привода топливной форсунки порядке.
Таким способом достигается цель заявленного изобретения - дополнительное диспергирование подаваемого в камеру сгорания топлива.
Управление дозой впрыскиваемого топлива в камеру сгорания ДВС 2 состоит в следующем.
Для впрыска максимальной дозы топлива система управления отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и в момент времени, когда требуется подать топливо в камеру сгорания ДВС 2, устанавливает золотник управления потоком рабочего тела 14 в левое положение и правый установщик дозы впрыскиваемого топлива 33 в положение, как показано на рисунке. Рабочее тело из аккумулятора 6 по трубопроводам 15, 16 поступает в левую полость поршня привода топливной форсунки 17, а отработавшее рабочее тело из его правой полости по трубопроводам 18, 19 и обратный клапан 20 в компенсационный бачок 13. Под действием поступающего в полость поршня привода топливной форсунки 17 рабочего тела поршень привода топливной форсунки 17 движется вправо, соединяется с правым плунжером топливной форсунки 21 и вместе с ним движется вправо. Так как правый плунжер топливной форсунки 21 в исходном положении находился в левом крайнем положении, то он совершает полный ход слева направо, то есть в камеру сгорания ДВС 2 впрыскивается максимально возможная доза топлива, соответствующая максимальной мощности ДВС. Для впрыска минимальной, соответствующей минимальной мощности ДВС дозы топлива, система управления устанавливает правый установщик дозы впрыскиваемого топлива 33 (см. фрагмент схемы фиг. 2) в крайнее правое положение, а левый установщик дозы впрыскиваемого топлива 34 в крайнее левое положение. Теперь правый плунжер топливной форсунки 21 и левый плунжер топливной форсунки 25 совершают минимальный, соответствующий минимальной мощности ДВС, ход, при котором в камеру сгорания ДВС 2 подается минимально возможная доза топлива. Задание промежуточных мощностей ДВС достигается установкой соответствующим им положений установщиков дозы впрыскиваемого топлива.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ повышения диспергирования впрыскиваемого топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания однотактным приводом топливной форсунки с зарядкой аккумулятора привода рабочим телом, жидкостью или газом, энергией сжимаемого воздуха или топливной смеси в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, включающего систему управления двигателем внутреннего сгорания, золотник управления потоком рабочего тела, аккумулятор привода, поршень однотактного привода топливной форсунки и два плунжера топливной форсунки, отличающийся тем, что система управления двигателем внутреннего сгорания устанавливает золотник управления потоком рабочего тела в положение, при котором рабочее тело из аккумулятора привода поступает в одну из полостей поршня однотактного привода топливной форсунки, поршень однотактного привода топливной форсунки начинает движение, соединяется с плунжером топливной форсунки, и вместе с ним прибывает в крайнюю точку движения, в результате в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания впрыскивается доза топлива, после прибытия поршня однотактного привода топливной форсунки и плунжера топливной форсунки в крайнюю точку движения система управления двигателем внутреннего сгорания переводит золотник управления потоком рабочего тела в положение, при котором рабочее тело из аккумулятора привода поступает в противоположную полость поршня однотактного привода топливной форсунки, поршень однотактного привода топливной форсунки начинает движение в противоположном направлении, соединяется с плунжером топливной форсунки и вместе с ним прибывает в крайнюю точку движения, в результате в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания впрыскивается очередная доза топлива.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Фигура 1. Принципиальная схема двухтактного привода топливной форсунки с зарядкой гидроаккумулятора или пневмоаккумулятора привода энергией сжимаемого воздуха или топливной смеси в камере сгорания ДВС.
1 - камера сгорания ДВС; 2 - поршень ДВС; 3 - поршень привода насоса; 4 - поршень насоса; 5, 12; 20, 23, 27, 29, 32 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - поршень стопора; 8, 15, 16, 18, 19, 22, 26, 28, 30 - трубопровод; 9 - стопор; 10 - пружина стопора; 11 - пружина поршня насоса; 13 - компенсационный бачок; 14 - золотник управления потоком рабочего тела; 17 - поршень привода топливной форсунки; 21 - правый плунжер топливной форсунки; 24, 31 - пружина; 25 - левый плунжер топливной форсунки.
Фигура 2. Фрагмент принципиальной схемы двухтактного привода топливной форсунки с зарядкой гидроаккумулятора или пневмоаккумулятора привода энергией сжимаемого воздуха или топливной смесью в камере сгорания ДВС.
21 - правый плунжер топливной форсунки; 25 - левый плунжер топливной форсунки; 33 - правый установщик дозы впрыскиваемого топлива; 34 - левый установщик дозы впрыскиваемого топлива;